Università degli Studi di Catania Dott.ssa Desirée Santonocito SIT (SISTEMI INFORMATIVI TERRITORIALI) O GIS (GEOGRAPHICAL INFORMATION SYSTEM) Università degli Studi di Catania Dott.ssa Desirée Santonocito

Indice 6. Funzionalità di un GIS Sistema informativo Acquisizione dati Pre-elaborazione Gestione di banche dati Analisi spaziale Query Riclassificazioni ed aggregazioni Sovrapposizione (overlay) Aree di rispetto (buffer) Analisi di rete Generazione di prodotti 7. Progettiamo un GIS Definizione delle esigenze Analisi delle funzioni richieste Analisi dei dati necessari Analisi esigenze organizzative Redazione di un progetto di massima Redazione di un progetto di dettaglio 8. Possibili applicazioni di un GIS Sistema informativo Sistema informativo territoriale Cosa è un GIS Georeferenziazione Componenti di un GIS Hardware Software Software di base Software per la gestione di dati territoriali Software per la gestione del database Procedure applicative Banca dati Componente umana Modello dei dati Modello concettuale, logico e fisico Le strutture di dati geografici Dati vettoriali Dati raster Dati vettoriali e dati raster

Sistema informativo Un sistema informativo è un insieme di: risorse umane strumenti di elaborazione, scambio, acquisizione di informazioni, regole e procedure per il loro trattamento. Definizione: insieme delle apparecchiature, del software, delle applicazioni e delle persone che hanno il compito di acquisire, organizzare, elaborare e restituire i dati riguardanti un’organizzazione, al fine di mettere a disposizione dei responsabili delle decisioni operative tutte le informazioni necessarie per effettuare le migliori scelte possibili.

Sistema informativo territoriale SISTEMA Insieme di parti che interagiscono tra loro INFORMATIVO Produce informazioni (dati) TERRITORIALE Fa riferimento al territorio (georeferenziati o georeferenziabili)

Sistema informativo territoriale Un nuovo strumento per la gestione e l’analisi dei dati geografici Un insieme complesso di componenti hardware, software, umane ed intellettive per acquisire, processare, analizzare, immagazzinare e restituire in forma grafica dati riferiti ad un territorio

I GIS vanno considerati come un insieme organizzato di: Cosa è un GIS I GIS vanno considerati come un insieme organizzato di: procedure risorse umane risorse materiali utilizzate per la raccolta l’archiviazione l’elaborazione la comunicazione di INFORMAZIONI

Georeferenziazione informazioni che hanno un riferimento nello spazio (si posizionano nello spazio secondo un sistema di riferimento) GEOREFERENZIAZIONE processo attraverso il quale un oggetto viene posizionato su una carta secondo un sistema di coordinate

Sistema informativo territoriale Un Sistema Informativo Geografico è un sistema basato sulle tecnologie informatiche usato per acquisire, immagazinare, controllare, manipolare, analizzare e visualizzare informazioni che sono riferite alla Terra” (DoE,1987) Da un punto di vista tecnologico, un GIS va visto come un sistema integrato di hardware e software, che permette di automatizzare le operazioni di acquisizione e di archiviazione dei dati, secondo un modello concettuale e fisico che consenta di giungere alla rappresentazione degli oggetti del mondo reale. Da un punto di vista informatico, un GIS va visto come uno strumento che consente da un lato di gestire tutte le informazioni raccolte e georiferite, dall'altro, attraverso procedure di elaborazione e metodi di analisi, di ricavare nuove informazioni, al fine di fornire un supporto ai processi decisionali, che riguardano scelte operative sulla gestione del territorio stesso.

Componenti di un GIS Computers Networks Periferiche grafiche Hardware Computers Networks Periferiche grafiche Software GIS Software Database Software OS Software Network Software Dati Dati Vettoriali Dati Raster Immagini Dati di Attributo Persone Amministratori Managers Tecnici GIS Esperti applicativi Utilizzatori Fruitori Regole Linee guida Specifiche Standard Procedure

Persone Software GIS Dati Hardware Procedure

Hardware Costituisce l’unità centrale (Personal Computer) e permette di acquisire e restituire dati di tipo grafico

Software E’ il motore di un sistema informativo, in quanto garantisce gran parte della funzionalità e permette di realizzare procedure specifiche per diversi campi applicativi

Software Il software di un SIT/GIS è composto da: Software di base Software per la gestione di dati territoriali Software per la gestione di data base

Software di base E’ rappresentato da: Sistema operativo (Unix, Windows, Linux, Mac OS), Linguaggio di programmazione (Visual Basic, java) Software di rete per il collegamento con altri sistemi

Software per la gestione di dati territoriali Può essere chiamato “Software GIS” e distingue un SIT/GIS da un sistema informativo generico Software GIS: ESRI (ArcGIS), GRASS

Software per la gestione del database E’ un software che raccoglie al proprio interno i dati e che attraverso appositi moduli di collegamento permette al software SIT/GIS di accedervi

Procedure applicative Vengono sviluppate all’interno del software GIS o all’esterno, usufruendo di apposite funzioni, attraverso l’uso di linguaggi di programmazione, per l’acquisizione dei dati e la relativa restituzione, per la gestione e l’aggiornamento degli archivi

Banca dati Costituisce la struttura logica che contiene le informazioni appositamente studiate per le applicazioni previste

Componente umana E’ costituita dai componenti dell’organico tecnico per la gestione del sistema, dagli utilizzatori diretti, dagli utenti indiretti, dai decisori

Modello dei dati È un insieme di costrutti che descrivono e rappresentano particolari aspetti del mondo reale in un computer Possiamo distinguere tre diversi modelli dei dati che rappresentano tre diversi livelli di astrazione: - Modello concettuale - Modello logico - Modello fisico

Modello concettuale, logico e fisico Modello concettuale: descrive una selezione di oggetti e di processi caratterizzanti un particolare problema Modello logico: descrive le entità e le relazioni definite nel modello concettuale in modo orientato all’implementazione del sistema ed è espresso in forma di diagrammi e liste Modello fisico: descrive in dettaglio i file, gli archivi e le tabelle e definisce le relazioni tra le tabelle

Diversi formati di dati I GIS utilizzano: Diversi fonti di dati Diversi formati di dati Carte Immagini Dati Digitali GPS Dati Testuali Tabelle DATABASE GEOGRAFICO Mappe Report

I dati I dati geografici costruiscono il nostro modello della realtà. Essi si distinguono in: Dati spaziali (componente grafica) - Raster - Vettoriali Dati attributo (componente tematica) - Alfanumerici

Le strutture di dati geografici Il GIS è in grado di gestire in modo perfettamente integrato dati di tipo: Raster Vettoriali Alfanumerici tabelle di dati elementi grafici

Le strutture di dati geografici Un GIS è infatti in grado di collegare dati spaziali (Raster o vettoriali) a delle informazioni contenute in un DataBase, che caratterizzano gli oggetti rappresentati (Componente tematica del GIS) Comp. grafica A B Componente tematica (DB)

Le strutture di dati geografici

Dati vettoriali La struttura vettoriale individua gli elementi del territorio rappresentandoli fisicamente come: - punti (pozzi, pali, alberi) - linee (curve di livello, fiumi, strade) - poligoni (laghi, edifici, città) I dati vettoriali sono dati geometrici memorizzati attraverso le coordinate x, y dei punti e linee che li compongono La struttura vettoriale è funzionale alla descrizione di elementi conclusi (con propria dimensione e spazio geografico), ma meno pratico per descrivere informazioni che variano continuamente come la morfologia del suolo o i costi di accessibilità di un ospedale

Immagine vettoriale

Dati raster La struttura raster organizza i dati in una matrice di celle (quadrate, esagonali o triangolari) rappresentanti ciascuna uno specifico valore I valori associati ad ogni cella possono esprimere sia informazioni di tipo grafico (colore, tono di grigio, ecc), sia di tipo descrittivo (temperatura, pendenza, ecc). La struttura raster è utile per rappresentare elementi continui

Immagine raster

Dati vettoriali e dati raster Nel modello dei dati di un GIS, i dati vettoriali e i dati raster coesistono e si integrano a vicenda I dati vettoriali sono usati per dati discreti (es. rete viaria derivata dalla cartografia) I dati raster sono usati per dati continui (es. umidità al suolo derivata da immagini da satellite) Entrambi i tipi di dati possono essere associati ad attributi: i dati vettoriali saranno legati alle primitive grafiche e agli oggetti, i dati raster ai singoli pixel

Integrazione dati vettoriali e dati raster

Funzionalità di un GIS/SIT Acquisizione di dati Pre-elaborazione Gestione di banche dati Analisi spaziale Generazione di prodotti

Acquisizione dati Attività che prevedono la raccolta, la predisposizione e l’acquisizione di informazioni geografiche Il dato può essere acquisito in diversi modi: - da banche dati già esistenti - da rilievi in campagna - da cartografia già esistente - da rilievi aerei - da immagini telerilevate da satellite

Pre-elaborazione Attività che prepara il software GIS all’elaborazione vera e propria e che consiste nella conversione dei formati, nella ricerca e correzione degli errori e nelle trasformazioni

Gestione di banche dati Attività che prevede il controllo di tutte le operazioni di accesso, aggiornamento, estrazione e inserimento dei dati Esistono differenti schemi di DBMS, ma nei GIS lo schema generalmente più utilizzato e diffuso è quello relazionale. Nello schema relazionale i dati sono concettualmente memorizzati come una collezione di tabelle. Alcuni campi comuni fra le differenti tabelle sono utilizzati come chiave di relazione.

Analisi spaziale E’ la funzione più importante di un GIS, quella che lo caratterizza in maniera univoca e lo differenzia dagli altri sistemi di informazione e trattamento dei dati Le principali funzioni di analisi spaziale sono: Query, selezioni spaziali, riclassificazioni ed aggregazioni Sovrapposizioni ed integrazioni (overlay mapping) Generazione di aree di rispetto (buffer) Analisi di rete Map algebra Analisi geostatistica

Query Le operazioni di query si attuano attraverso una “grammatica” per convenzioni e simboli e in un sistema GIS possono essere indirizzate sia agli oggetti grafici sia direttamente ai database ad essi correlati. Esempio: quale comune ha più di 10.000 abitanti? La risposta che ci verrà fornita dal software che stiamo utilizzando ci individuerà a schermo l’oggetto che stiamo cercando tra i tanti presenti in uno strato informativo e tutti i dati ad esso legati mediante il registro relativo contenuto nel database.

Query

Riclassificazioni ed aggregazioni La funzione di riclassificazione consiste nel generare un nuovo attributo descrittivo partendo da un attributo o da più attributi già esistenti La funzione di aggregazione consiste nell’aggregare più dati attributo eliminando le linee di separazione e generando quindi un nuovo attributo

Sovrapposizione (overlay) La funzione di overlay consiste nel sovrapporre e intersecare diversi strati informativi (layer) Le sovrapposizioni (overlay) possono essere suddivise in tre categorie principali: punti su poligoni (es. traliccio) linee su poligoni (es. strada) poligoni su poligoni (es. fabbricato) La possibilità di sovrapporre carte diverse riportanti informazioni sulla geologia, la copertura vegetale, l'acclività, la fratturazione della roccia permette ad esempio di determinare le zone potenzialmente predisposte al dissesto

Sovrapposizione (overlay)

Sovrapposizione (overlay) Topografia Idrografia Confini

Aree di rispetto (buffer) E’ una funzione che permette di creare un'area di rispetto (un poligono) intorno agli elementi geografici che sono presenti nel database Il buffering permette ad esempio di determinare delle zone non edificabili intorno a fiumi, laghi, mare.

Aree di rispetto (buffer)

Analisi di rete Le funzioni principali che possono essere effettuate mediante un GIS sulle reti, di qualsiasi tipo esse siano (di trasporto, comunicazione, distribuzione, ecc.), sono fondamentalmente: La ricerca del percorso minimo (o a minimo costo) L'allocazione di porzioni della rete ad un fornitore o consumatore di risorse (esempio: la raccolta dei rifiuti solidi urbani in una rete viaria cittadina) La verifica della connettività fra due punti (esempio: la ricerca di un percorso alternativo in una rete elettrica in cui si è verificato un guasto)

Generazione di prodotti Si tratta dei prodotti finali, i cosiddetti “output” che comprendono: Interfaccia utente Report Carte Grafici che potranno essere restituiti sia in formato cartaceo che in formato digitale

Progettiamo un GIS Per progettare un GIS è necessario rispettare i seguenti passi: Definizione delle esigenze Analisi delle funzioni richieste Analisi dei dati necessari Analisi delle esigenze organizzative Redazione di un progetto di massima Redazione del progetto di dettaglio

Definizione delle esigenze In questa fase si cerca di formalizzare le esigenze dell’utente in relazione alla gestione delle informazioni georiferite, individuando obiettivi e finalità del sistema che si deve progettare

Analisi delle funzioni richieste In questa fase si procede con la descrizione delle funzioni che il sistema deve svolgere

Analisi dei dati necessari In questa fase si cerca di valutare modalità e tempi di acquisizione ed integrazione dei dati e di ultimare la valutazione di risorse e costi necessari

Analisi esigenze organizzative In questa fase si cerca di analizzare le esigenze tecniche e organizzative e valutare l’impatto che il sistema informativo avrà sulle procedure tecnico-amministrative

Redazione di un progetto di massima In questa fase si procede con l’analisi dei costi e dei benefici che apporterà il sistema, ove ogni voce viene descritta in maniera sommaria

Redazione di un progetto di dettaglio In questa fase si offre una descrizione dettagliata del progetto in termini di costi, tempi e attività, offrendo varie possibilità di scelta nella gestione del progetto stesso

Possibili applicazioni dei GIS Gestione di pratiche catastali Studi di impatto ambientale Gestione del patrimonio edilizio Controllo della produzione agricola Marketing territoriale Analisi socio-economiche Analisi della domanda dei servizi Ottimizzazione trasporti Studio di percorsi turistici ....... Pianificazione territoriale Gestione di reti tecnologiche Monitoraggio ambientale Salvaguardia dei beni culturali Simulazione del traffico Piani di disinquinamento Cartografie tematiche Cartografie geologiche Cartografie sismiche Cartografie di uso del suolo Piani regolatori urbanistici