Introduzione ai GIS - www3

03-Nov-14
Sistemi Informativi
Geografici (GIS)
Introduzione
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Vittorio Maniezzo – Università di Bologna
La mappa di Çatalhöyük (6200 ac)
La più antica mappa conosciuta!
Vittorio Maniezzo – Università di Bologna
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La tavoletta di Ga-Sur (2500 ac)
Vittorio Maniezzo – Università di Bologna
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Orbis terrarum (20 dc)
Vittorio Maniezzo – Università di Bologna
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Tabula Peutingeriana (100 dc)
Vittorio Maniezzo – Università di Bologna
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Mappe T-O (1000 – 1200 dc)
Vittorio Maniezzo – Università di Bologna
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Tabula Rogeriana
(Muhammad al-Idrisi, Sicily, 1154).
Vittorio Maniezzo – Università di Bologna
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Mappa di Piri-Reis (1513)
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2014 dc
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GIS
“Un G.I.S. è uno strumento che permette di
rappresentare, interrogare, visualizzare e analizzare
entità spaziali o eventi che si verificano sul
territorio.
Oltre alle funzionalità di un DBMS tradizionale, le
funzionalità proprie di un G.I.S. sono l’acquisizione,
la gestione e l’integrazione di dati territoriali
multisorgente.”
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GIS
Un GIS è uno strumento di supporto all’esperto nello studio
di fenomeni naturali, fisici, sociali, ecc., nella pianificazione di
strategie o nella progettazione di infrastrutture territoriali.
Un GIS è più che un database georeferenziato. Le operazioni
e le query supportate estendono di molto quelle utilizzate su
dati non geografici.
Un GIS fornisce:
• un DBMS;
• funzionalità di analisi spaziale;
• funzionalità di visualizzazione mappe.
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Utilizzo
COSA
• La caratterizzazione delle entità viene effettuata attraverso
l’associazione di attributi: es. altitudine, lunghezza, densità di
popolazione.
DOVE
• La localizzazione di entità spaziali è identificata da georiferimenti
espressi in un sistema di coordinate riferite alla superficie terrestre.
• Le mappe rappresentano entità geografiche per mezzo di punti, linee
o aree caratterizzate da coordinate geografiche (es: UTM , GaussBoaga) in un sistema proiettivo.
PERCHE’
• Le relazioni spaziali tra le entità rappresentate permettono di
modellizzare processi di interesse nel territorio.
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GIS: esempi di applicazioni
• Agricoltura/foreste : monitoraggio e gestione
• Archeologia: descrizione e valutazione di scenari
• Ambiente: monitoraggio, modellazione, gestione del degrado,
pianificazione, alluvioni, frane, terremoti, desertificazione, qualità
dell’acqua e dell’aria, clima.
• Epidemiologia: localizzazione, gestione
• Servizi d’emergenza: ottimizzazione, polizia, vigili del fuoco,
ambulanze, crimine
• Navigazione: aria, mare e terrestre (navigatori).
• Marketing: localizzazione, ottimizzazione
• Amministrazione del territorio: catasto, gestione reti viaria, ferroviaria,
telefonica, elettrica, gas, ecc.
• Studi sociali: demografia
• Turismo: hotel, siti di interesse ecc.
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Dati territoriali e tematici
Dati territoriali (dove)
• specificano localizzazioni
• memorizzati in attributi geometrici o geografici
Dati tematici (descrittivi) (cosa e quanto)
• specificano caratteristiche di quel luogo, naturali o artificiali
• memorizzati in attributi DBMS standard (non spaziali)
I GIS storicamente memorizzavano separatamente dati territoriali
e tematici, prevedendo un join per visualizzazione ed analisi.
Attualmente si basano su tabelle di database spaziali in cui è
gestito esplicitamente un attributo geometry.
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Tipologie dati
GEODATABASE
collezione di entità geografiche
DATI CLASSICI
Attributi
GEORIFERIMENTI
Posizione
ed estensione
TOPOLOGIA
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Sorgenti principali di dati
• Mappatura topografica: agenzie nazionali, Regioni (CTR)), amministrazioni
locali e compagnie private
• Organismi militari (IGM)
• Agenzie spaziali (ESA)
• Agenzie per il monitoraggio ambientale e terrestre (geologi, idrologi,
geografi, ambientalisti, ecologi, climatologi, ecc)
Tipi di dati
• Mappe topografiche a varia scala (Fogli IGM 1:100.000, 1:50.000, 1:25.000)
• Mappe geologiche (Fogli CARG 1:25.000)
• Immagini satellitari e fotografiche da aereo (LANDSAT )
• Confini di regioni amministrative: cap, zone censuarie
• Reti tecnologiche (strade, elettricità, gas, telefono, acqua, fogne ecc.)
•…
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Modellizzazione in GIS
Tre passi preliminari per la organizzare dati in un GIS:
1) Identificazione e definizione dei temi: osservazione della
realtà e definizione del modello concettuale adatto
2) Scelta del modello logico di dati spaziali più adatto:
• Gli oggetti sono semplici, puntuali, estesi, composti,
interconnessi..
• La variazione degli attributi è continua e derivabile, non
derivabile ecc..
3) Scelta della modalità di rappresentazione implementativa
• Tassellazione regolare, rappresentazione vettoriale.
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Modello Concettuale
Un modello concettuale è un’astrazione e generalizzazione
della realtà che include soltanto le proprietà rilevanti per
l’applicazione.
Nel processo di astrazione è necessario tener conto di:
• scopi dell’applicazione
• scelta del modello concettuale, che influenza le operazioni
possibili sui dati
• scala di rappresentazione
• entità rappresentate primitive o composte da altre entità
(es. nazioni in termini di regioni)
• rappresentazione degli elementi a campo o a oggetti (v.
seguito)
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Rappresent. di elementi geografici
Due tipi di dati:
• Dati territoriali che descrivono localizzazioni (dove)
• Dati tematici che specificano caratteristiche di quel luogo
(cosa, quanto)
Rappresentazione in un GIS: raggruppandoli in temi (layer) basati
su aspetti simili (es. idrografia, topografia, fiumi, fogne,
supermercati) e usando (v. seguito):
• modelli dati vettoriali
• modelli dati raster
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Tipi di dati territoriali
continui: elevazione, piogge, temperature
aree:
• non limitati: utilizzo terreni, aree di mercato, tipi di rocce
• limitati: confini di città/comuni/stati, proprietà, zonizzazioni
• in movimento: masse d’aria, branchi di animali.
reti: strade, reti trasmissive, reti idriche
punti:
• fissi: pozzi, lampade stradali, indirizzi, ...
• mobili: automobili, singoli animali, ...
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Tipi di dati GIS: Raster
Dati raster
• i luoghi sono referenziati per mezzo di una griglia di celle in un
array bidimensionale
• gli attributi sono rappresentati come valori associati alle celle
• i dati di solito derivano da:
 immagini aeree o satellitari
 mappe scannerizzate
• appropriati per caratteristiche continue:
 elevazione
 temperatura
 tipi di suolo
 utilizzo dei terreni
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Tipi di dati GIS: Vettoriale
Dati vettoriali
• i luoghi sono referenziati da coordinate x,y, e possono
essere collegati per formare linee o poligoni
• gli attributi sono referenziati per mezzo di identificatori
univoci in tabelle
• appropriati per caratteristiche con confini ben definiti:
property lines
 confini politici / amministrativi
 trasporti
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Raster e vettoriale
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Modelli di dati spaziali
Il modello di dati spaziali ad oggetti
• gli oggetti geografici hanno un’identità e dei confini nitidi
ben definiti da punti, linee, poligoni, ecc:
• È naturalmente associato a una rappresentazione
vettoriale
Il modello di dati spaziali a campo (field-based)
• gli oggetti geografici si estendono su tutto il dominio
spaziale (funzioni continue, funzioni derivabili, celle
regolari o irregolari).
• È naturalmente associato a una rappresentazione raster o
grid. Adatto per rappresentare temi che variano in modo
continuo sul dominio spaziale (proprietà fisiche, diffusione
di inquinanti, ecc)
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