COS'E' UN SISTEMA INFORMATIVO TERRITORIALE Il G.I.S. è strutturato in componenti base: Hardware - Rete - Software Informazioni - Persone - Metodi = Geographic Information System I G.I.S. permettono di effettuare operazioni standard proprie dei database più comuni, quali l’archiviazione, la manipolazione e l'analisi dei dati con i vantaggi specifici derivati dalla possibilità di visualizzare graficamente i dati e gli eventuali risultati.

Il processo di elaborazione MODELLO VETTORIALE E MODELLO RASTER Nel modello vettoriale le informazioni geografiche, che rappresentano la "realtà" sono ricondotte a forme semplici dette primitive geometriche: punti linee poligoni Ad esempio la viabilità può essere rappresentata attraverso linee, le stazioni di monitoraggio attraverso punti e le aree coltivate con poligoni. Ad ogni elemento geografico corrisponde uno o più attributi o elementi descrittivi e la sua esatta posizione geografica si esprime in coordinate; le informazioni spaziali sono codificate e memorizzate come una collezione di coordinate x, y. La localizzazione di un oggetto puntuale, come un pozzo o un albero, può anche essere rappresentata come una singola coppia di coordinate. Oggetti lineari come strade e fiumi possono essere memorizzati come una stringa di coordinate x, y. Gli oggetti poligonali, come zone di vendita o bacini idrici, sono memorizzati come aree omogenee perimetrate.

Il processo di elaborazione MODELLO VETTORIALE E MODELLO RASTER Nel modello vettoriale ogni primitiva descrive un oggetto del mondo reale. Nel modello raster ciascun pixel esprime il valore di una certa grandezza in un punto e quindi non descrive un oggetto ma misura una parte di un oggetto. Cercare di capire l’informazione contenuta in un’immagine è un processo che ci porta con continuità dal modello raster al modello vettoriale.

Il processo di elaborazione Passaggio da dato raster a dato vettoriale Dato raster classificazione accorpamento vettorizzazione Dato vector Le immagini possono essere usate come sorgente per i temi ma non hanno tabelle associate; gli elementi che compaiono possono essere digitalizzati per creare un nuovo tema in formato shape.

Il processo di elaborazione Un'immagine raster è costituita da un insieme di celle e risulta simile ad una mappa scannerizzata o una foto. Ad ognuna di queste celle (pixel) corrisponde un valore. “gruppi” di informazioni, accomunate da una caratteristica o “tema” comune, andranno a costituire diversi “livelli” o “strati” informativi, “layer”. Il modello vettoriale e' estremamente utile per descrivere fenomeni discreti, ma risulta meno adatto per descrivere fenomeni continui, quali temperatura, precipitazioni, quota, pendenza, fenomeni che rappresentano un'unica grandezza che varia continuamente nello spazio. Il modello raster si e' sviluppato proprio per descrivere fenomeni continui.

FUNZIONI DI UN G.I.S. Inserimento dati -Trattamento dati - Gestione dati - Ricerca e Analisi - Visualizzazione Inserimento dati I dati geografici devono essere convertiti in un idoneo formato digitale ( vettoriale o raster). Il processo di conversione è denominato digitalizzazione. Il “data entry” può essere anche la compilazione tabellare. Trattamento dati I dati richiesti da uno specifico progetto GIS necessitino di essere trasformati o manipolati per renderli compatibili con il sistema. Prima che tali informazioni possano essere integrate, devono essere ricondotte ad una medesima scala (livello di dettaglio o accuratezza). Tale trasformazione può essere solo temporanea per scopi di visualizzazione o permanente per eseguire analisi. La tecnologia GIS offre molti strumenti per manipolare i dati spaziali e per eliminare le informazioni non necessarie. Gestione dati Per piccoli progetti GIS può essere sufficiente memorizzare le informazioni geografiche come semplici files. Naturalmente, quando volume dei dati e numero degli utenti aumentano, è preferibile utilizzare un DBMS (Database Management System) cioè un software per la gestione del database, per memorizzare, organizzare e gestire i dati. Esistono molti differenti modelli di DBMS, ma nel GIS il più utilizzato e' il modello relazionale, che memorizza i dati come una collezione di tabelle. Campi comuni in differenti tabelle ne consentono il collegamento.

FUNZIONI DI UN G.I.S. Ricerca ed analisi Avendo a disposizione un GIS e informazioni geografiche, e' possibile interrogare il sistema semplici domande (query) o analisi più complesse. Visualizzazione Per molti tipi di operazioni geografiche il risultato finale e' rappresentato nel modo ottimale come mappa o grafico. Le mappe sono molto efficaci per memorizzare e comunicare informazioni geografiche e, attraverso il GIS la rappresentazione su mappe può essere integrata con report, viste tridimensionali, immagini fotografiche ed altre rappresentazioni multimediali.

CARTOGRAFIA E G.I.S. Georeferenziazione Una carta geografica è una rappresentazione approssimata della realtà in cui sono mostrate le localizzazioni degli oggetti del territorio rispettando le loro relazioni spaziali. La rappresentazione è in scala e simbolica, oltre ad essere parziale, poiché vengono mostrate solo le caratteristiche della realtà più significative relativamente alle finalità e tematicità della mappa. Il "rapporto di scala” si definisce quindi come rapporto tra la distanza sulla mappa e la distanza sulla superficie terrestre. Più piccolo è il denominatore, maggiore è la scala. Generalmente una mappa a grande scala, come la mappa di una città o di una sua parte, copre una piccola area in maggior dettaglio. Una mappa a piccola scala, come una mappa di una regione, copre un'area più grande ma a minor dettaglio. In un G.I.S. gli oggetti sono memorizzati all’interno del sistema con le loro coordinate assolute e pertanto si parla di scala nominale, ossia il massimo rapporto di scala a cui possa essere riprodotta mediante stampa una carta derivata da un livello informativo contenuto in un G.I.S. Una carta geografica è la rappresentazione sul piano di “oggetti” posizionati sulla superficie terrestre (geoide). Il procedimento che permette di “trasferire” gli elementi del territorio su un piano cartografico è la proiezione (o rappresentazione) cartografica. Sistema cartografico UTM Sistema universale di rappresentazione con proiezione cilindrica Trasversa di Mercatore I fusi sono ampi 6° e sono numerati da ovest verso est. L’Italia rientra quasi per intero nei fusi 32 e 33. Georeferenziazione In un sistema informativo territoriale ogni dato, vettoriale o raster che sia, deve essere georeferenziato. Ogni punto del livello informativo deve possedere delle coordinate inquadrate nel sistema di riferimento cartografico adottato. I diversi livelli informativi contenuti nel sistema, per poter essere confrontati spazialmente tra di loro devono essere georeferenziati nello stesso sistema di riferimento oppure con operazioni di trasformazione di coordinate rendono possibile la sovrapposizione dei livelli informativi (software TRASPUNTO). Il G.I.S. può contenere tool di conversione di coordinate. La georeferenziazione permette di interrogare il sistema sulla posizione di un generico oggetto, oppure è possibile misurare distanze ed aree ed avere il risultato in termini reali e non in scala, come in una normale carta geografica analogica.

Dato gis: componente geometrica componente descrittiva Il dato geografico è costituito da due componenti: geometrica, che descrive graficamente e spazialmente la posizione, la topologia degli oggetti attraverso punti, linee, aree, pixel, e descrittiva, alfanumerica, non spaziale, che esprime il valore di una grandezza e si manifesta in una serie di attributi che descrivono le caratteristiche degli oggetti generalmente organizzati in tabelle. Ogni singolo oggetto contenuto in un livello informativo territoriale (layer) è una feature, mentre più oggetti della stessa tipologia sono definiti feature class (es.: asta fluviale → feature; livello informativo “reticolo idrografico” → feature class). I dati geografici, costituiti dalla combinazione degli elementi della cartografia numerica, sono meglio specificati da:posizione geografica;attributi;relazioni spaziali,fattore tempo. La posizione geografica descrive la collocazione di un oggetto in termini nominali) oppure in termini metrico-quantitativi, in cui le posizioni sono definite e georiferite in un sistema di coordinate noto. Gli attributi definiscono e caratterizzano i dati geografici. Ad esempio, se si considera come oggetto un bosco, sono suoi attributi la composizione delle specie, l’altezza degli alberi, etc. Gli attributi sono chiamati dati non-spaziali poiché non possiedono una connotazione posizionale intrinseca; essi non variano rispetto a cambi di scala e/o proiezione perché non hanno locazioni permanenti rispetto ad altre entità.

Il metadato L’ accuratezza e la precisione di un gruppo di dati è un elemento importante in un GIS. Dati apparentemente raccolti e preparati con cura possono essere inseriti o associati in una base di dati in modo incorretto o inopportuno per il tipo di uso che se ne deve fare. E’ pertanto importante conoscere informazioni dettagliate quando si intende acquisire dei dati da inserire nel proprio GIS. Il metadato, ovvero il dato del dato, rappresenta la carta d’identità dei dati stessi. Per meta-data si intende l’informazione descrittiva di gruppi di dati (data sets), dove data set è definito come il raggruppamento logico di uno o più oggetti o gruppi di informazioni immagazzinati in modo fisico o elettronico. I componenti dei metadati comprendono elementi che permettono di identificare i dati, i proprietari e le condizioni di accesso ai dati, descrivere il tipo di rappresentazione cartografica utilizzata, il contenuto e l’elaborazione seguita, la qualità dei dati. La Direttiva 2007/02/CE detta direttiva INSPIRE (Infrastructure for Spatial Information in Europe) istituisce un'Infrastruttura per l'informazione territoriale nella Comunità Europea , entrata in vigore il 15 maggio 2007.

DATABASE E DATABASE GEOGRAFICO I database sono sistemi che permettono l’archiviazione, la manipolazione ed il recupero di informazioni. Il database relazionale (RDBMS) (Relational Database Management System) è l’architettura più comunemente utilizzata, sia per dati alfanumerici, sia per i dati spaziali. Il cuore di un Sistema Informativo Territoriale è infatti un database relazionale che contiene dati alfanumerici ed i collegamenti ai relativi elementi geometrici. Un database relazionale è uno strumento che serve per archiviare, proteggere, manipolare e recuperare le informazioni. Generalmente una banca dati è strutturata al fine di poter permettere l’accesso a più utenti, garantire l'integrità dei dati, eseguire funzioni di analisi e ricerca degli stessi. Le caratteristiche principali di un database secondo il modello relazionale sono elencate di seguito: tutti i dati sono rappresentati attraverso la disposizione ordinata in righe e colonne, chiamata tabella in ogni posizione riga/colonna della tabella vi è un solo valore tutte le operazioni sono eseguite su un’intera tabella ed il risultato è un’intera tabella e quindi può essere utilizzata come input di un’altra operazione.

Geodatabase In un Geodatabase possono essere memorizzati tutti i tipi di dati: Vettoriali, Raster, 3D, Tabelle, Network (reti tecnologiche), Indirizzi, CAD ed altri. Ma la principale peculiarità del Geodatabase è quella di descrivere i dati sotto forma di “oggetti”, mettendo l'utente di fronte a concetti più semplici ed intuitivi che semplificano l’uso del GIS. Ciò viene ottenuto grazie al fatto che i dati hanno un comportamento "intelligente", incorporando regole e proprietà che è possibile definire molto semplicemente.

Le tabelle Le operazioni che è possibile effettuare all’interno di un database relazionale sono molteplici e tra le più importanti si possono elencare:Creazione, editing di tabelle (e geometrie in un G.I.S.) e associazioni: operazioni basilari che riguardano la progettazione, la strutturazione e l’inserimento di dati nel database.Visualizzazione dati.Ordinamento dati: operazioni che permettono di riordinare i dati secondo criteri definiti.Interrogazione dati (query) - in un G.I.S. anche query spaziali: processi di estrazione di dati secondo criteri logici (e spaziali in un G.I.S.) anche molto complessi.Calcoli: calcolo dei valori di un campo sulla base dei valori di altri campi. Nel database relazionale le tabelle sono i “contenitori” di dati. Una tabella è strutturata in righe (record) e colonne (campi o attributi).Il record è l’entità minima di una tabella. Il numero dei record può variare da 1 ad un numero elevatissimo e può modificarsi durante la vita della tabella.Il campo rappresenta una specifica caratteristica (attributo) del record. Anche il numero di campi può variare da 1 ad un numero teoricamente molto elevato. Il modello relazionale prevede che ogni tabella possieda almeno un indice, ossia un campo, generalmente numerico, il cui valore è unico per ogni record. L’indice permette di individuare univocamente un record, rendendo impossibile l’esistenza di due record identici.

QUERY Query attributi Query spaziali In un sistema informativo geografico sono possibili due tipi di query:query sugli attributi (o query semplici o query aspaziali);query spaziali.Un terzo tipo di query è quello misto che nasce dalla combinazione dei due tipi sopra elencati. Query attributi SELECT * FROM <livello informativo>WHERE <condizioni> dove * indica: tutti i campi. Query spaziali selezione a video mediante puntatore;selezione sulla base della distanza;selezione sulla base di elementi contenuti;selezione sulla base di elementi che contengono.

Operazioni con le tabelle Join

Operazioni con le tabelle relate

TOPOLOGIA La topologia definisce le relazioni spaziali tra gli oggetti, quindi nella tecnologia G.I.S. permette di esplicitare una serie di relazioni tra primitive geometriche che conducono al fatidico passaggio da un semplice disegno ed un modello della realtà.Per comprendere il significato di topologia e di relazioni spaziali tra primitive geometriche si osservi la figura seguente dove sono disegnate tre aree (A, B, C ) adiacenti tra di loro. Se operassimo una semplificazione nella geometria di ogni area rimuovendo di volta in volta dei punti nei bordi di ogni area, le forme geometriche chiaramente subiranno una profonda modifica, mentre i rapporti spaziali rimarrebbero invariati. Esiste poi un limite oltre il quale non si può andare (ultima figura) se non modificando i rapporti di adiacenza tra le tre aree, quindi modificando la struttura topologica.

ANALISI SPAZIALI SU DATI VETTORIALI Esistono molteplici operatori spaziali disponibili, anche in funzione dei pacchetti software G.I.S. in uso. In questa sede se ne affronteranno solo alcuni ritenuti tra i più importanti, rimandando per ulteriori dettagli alla specifica documentazione del software utilizzato. Operazione di Clip; Operazioni di Intersezione; Unione di Unione; Operazione di Buffering.

ANALISI SPAZIALI SU DATI RASTER In funzione delle modalità operative, gli operatori di map algebra sono raggruppabili in quattro gruppi principali: operatori locali,operatori zonali,operatori focali,operatori globali.

ANALISI SPAZIALI SU DATI RASTER consentono di confrontare ogni cella sovrapposta dei layer di ingresso per fornire il risultato in un nuovo layer operatori locali

ANALISI SPAZIALI SU DATI RASTER operatori locali modello digitale del terreno riclassificato sulla base di tre fasce altimetriche (0 – 500; 501 – 1300; 1301 – 2200 m slm) alle quali sono stati assegnati i nuovi valori 1, 2 e 3. riclassificazione

ANALISI SPAZIALI SU DATI RASTER operatori zonali operatori focali

POTENZIALITA’ DI UN GIS

LAYOUT in G.I.S.

LAYOUT in G.I.S.