Sistemi Informativi Territoriali

(GIS)

Università degli Studi di Salerno – Dipartimento di Ingegneria Civile – A.A. 2014-2015

Laurea Magistrale in Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio

Corso di Frane

Prof. ing. Michele Calvello

Approfondimenti

Gis e Ambiente. Graci et al. (2009). Dario Flaccovio Editore, 270pp.

Sistemi informativi territoriali > Dispense

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Un GIS (Geographical Information Systems) è un sistema di hardware, software e

procedure che permette di creare, gestire, elaborare, analizzare e rappresentare geodati

per la soluzione di problemi complessi che riguardano la pianificazione e la gestione

delle risorse e del territorio (Graci et al. 2009).

Che cos’è un GIS?

Fonte immagine: http://didattica.uniroma2.it/assets/uploads/corsi/39144/Sistemi_informativi_geografici_280411.ppt

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GEOGRAFICO sta ad indicare che la localizzazione dei dati è nota o può essere

calcolata in termini di coordinate geografiche (latitudine e longitudine).

INFORMATIVO indica che i dati sono organizzati in modo tale da fornire

informazioni tabellari o grafiche e risposte ad interrogazioni interattive.

SISTEMA implica che un GIS è costituito da varie componenti funzionali correlate,

per l'inserimento, l'organizzazione, la manipolazione, la trasformazione, la visione, la

combinazione, l'interrogazione, la modellizzazione e la restituzione dei dati nella forma

voluta.

Che cos’è un GIS?

SIT (Sistema Informativo Territoriale)

Graci et al. (2009)

Che cos’è un GIS?

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I GIS gestiscono la corrispondenza tra gli

attributi degli elementi e le geometrie che li

rappresentano e permettono di utilizzare le

relazioni spaziali tra i diversi elementi.

In particolare i GIS permettono di:

• Gestire cartografia tramite computer

• Georeferenziaziare i dati (attribuire ad

ogni elemento le sue coordinate spaziali

reali)

• Effettuare collegamenti tra informazioni

di diversa natura

• Elaborare le informazioni (attraverso

associazioni e sovrapposizioni) sulla base

di finalità prefissate

• Lavorare con diverse scale di riferimento

Immagini: www.uniroma2.it/didattica/met_gis_09/deposito/Lezione_1.ppt

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Geodati

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Informazioni geografiche e territoriali spazialmente riferite

Si compongono di due categorie di oggetti:

gli elementi grafici

le informazioni descrittive ad esso associate, che li qualificano e ne

quantificano determinate caratteristiche (attributi)

ELEMENTI GRAFICI

ATTRIBUTI

Fonte immagine: www.uniroma2.it/didattica/met_gis_09/deposito/Lezione_1.ppt

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Elementi grafici

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Elementi geometrici rappresentati secondo due principali formati di dati

• Formato vettoriale: organizzato secondo punti, linee e poligoni

• Formato raster: organizzato per celle elementari di informazione in una tassellazione

regolare del territorio

Esempi di tematismi

in formato raster

Esempio di tematismo

in formato vettoriale

Fonte immagini: www.uniroma2.it/didattica/met_gis_09/deposito/Lezione_1.ppt

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Formato vettoriale

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Caratteristiche

Geometria

rappresentazione cartografica degli oggetti,

forma (punto, linea, poligono) e posizione

Topologia

relazioni reciproche tra gli oggetti

(connessione, adiacenza, inclusione ecc…)

Informazioni

Dati (numerici, testuali ecc…) associati agli

oggetti

I formati vettoriali sono usati per rappresentare dati discontinui, ad esempio:

• ubicazione dei cassonetti dei rifiuti di una città

• infrastrutture viarie

• carta dell'uso del suolo

• carta inventario dei fenomeni franosi

http://193.206.192.136/cartanetiffi/cartografia.asp#

www.uniroma2.it/didattica/met_gis_09/deposito/Lezione_1.ppt

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Formato raster

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Il dato raster permette di rappresentare il mondo reale attraverso una matrice di

celle, generalmente di forma quadrata o rettangolare, dette pixel.

A ciascun pixel sono associate le informazione relative a ciò che esso rappresenta

sul territorio.

La dimensione del pixel è indicativa della precisione del dato.

I raster sono adatti alla rappresentazione di dati continui, ad esempio un modello

digitale di elevazione o una carta delle pendenze dei versanti.

Caratteristiche

È possibile convertire un tematismo

vettoriale in un tematismo raster

(e viceversa)

Immagine: www.uniroma2.it/didattica/met_gis_09/deposito/Lezione_1.ppt

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Formati dei dati in un software GIS

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Formati vettoriali

• Shapefile (*.shp, *.shx, *.dbf)

• MapInfo file (*.mif, *.tab)

• Altri formati proprietari

Formati raster

• Immagini (tif e tfw, jpg e jpw, …)

• Grid arcinfo (formato esclusivo di esri)

• Asciigrid, *ASC (formato di interscambio)

• Altri formati proprietari

Entrambi i formati

• Geodatabase (access, Postgres-postgis, oracle spatial ecc.)

http://geoserver.disat.unimib.it/mda/SIT/pdf/lucidi_BN/modelli%20dati%20geografici_BN.pdf

Dati in formato raster e vettoriale: vantaggi e svantaggi

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http://host.uniroma3.it/docenti/carlucci/ManualeGIS.pdf

Georefenziazione

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Per il corretto utilizzo delle informazioni tematiche è necessario georiferire gli elementi

grafici presenti in un GIS. La georeferenzazione è la procedura di attribuzione di

coordinate ai punti di una mappa (vettoriale o raster).

Comporta la esatta collocazione geografica della mappa su un’area della superficie della

terra attraverso opportuni sistemi di riferimento geografico e sistemi di proiezione.

Immagini: http://www.eudata-sit.it/articolipdf/georef.pdf

Sistemi di riferimento e coordinate

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La posizione geografica di un punto sulla Terra può essere definita come la sua

posizione relativa ad una superficie di riferimento: geoide (superficie equipotenziale del

campo di gravità) o ellissoide biassiale.

Datum o sistema geodetico di riferimento

Modello matematico della Terra che usiamo per definire le coordinate geografiche dei

punti (per un ellissoide biassiale sono necessari 8 parametri: 2 di forma e 6 di posizione

ed orientamento)

I sistemi di riferimento più usati in Italia sono:

ROMA40 (ellissoide di Hayford orientato a Roma, Monte Mario)

ED50 – European Datum 1950 (ellissoide di Hayford orientato a Postdam)

WGS84 – World Geodetic System 1984 (basato sull'elissoide GRS80)

ETRS89 – European Terrestrial Reference System (basato sull'elissoide GRS80)

http://issuu.com/geomedia/docs/cartlab3_descrizione

Sistemi di riferimento e coordinate

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Esigenze di rappresentazione del territorio su carta (cartografia) generano la necessità

di definire delle proiezioni della superficie tridimensionale di riferimento su superfici

che possano essere rese piane.

La maggior parte della cartografia a grande scala utilizza la rappresentazione conforme

di Gauss, detta anche di Mercatore trasversa, isometrica (assenza di deformazioni) lungo

il meridiano su cui si sceglie di centrare la rappresentazione.

In uno stesso Datum si possono usare molti sistemi di coordinate piane.

Sistemi di coordinate piane associati ai sistemi geodetici più usati in Italia:

Gauss-Boaga (ROMA40)

UTM-ED50 (ED50)

UTM-ETRF89 e UTM-ETRF2000 (ETRS89)

http://issuu.com/geomedia/docs/cartlab3_descrizione

Sistemi di riferimento e coordinate

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La quota s.l.m. geoidica non corrisponde alla quota ellissoidica.

Di prassi, alle coordinate cartografiche è sempre associata la quota geoidica.

Coordinate geografiche

• nei sistemi ROMA40 ed ED50 è di norma associata la quota geoidica

• nel sistema WGS84 si accompagnano alla quota ellissoidica

(fornita da determinazioni GPS)

http://issuu.com/geomedia/docs/cartlab3_descrizione

Rappresentazione digitale della morfologia del territorio

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Modalità di rappresentazione tridimensionale del terreno in formato digitale

Modello vettoriale

• TIN (Triangulated Irregular Network)

Griglia raster a maglia regolare

• DEM (Digital Elevation Model)

• DTM (Digital Terrain Model)

• DSM (Digital Surface Model)

http://circe.iuav.it/labfot/VernierWeb/CI/Materiali/DTM.pdf

Rappresentazione digitale della morfologia del territorio

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Il modello TIN rappresenta la

superficie con triangolari piani i cui

vertici sono situati in punti di cui è

nota l’altezza. La densità di tali punti è

funzione della complessità della

superficie da rappresentare e della

precisione desiderata.

Coordinate:

x, y, z (quota)

Il modello a griglia rappresenta la

superficie mediante celle quotate le

cui dimensioni devono essere

adeguate a rappresentare le zone a

maggiore regolarità.

http://www.regione.veneto.it/static/www/agricoltura-e-foreste/civ_tin_3d.jpg

http://www.dipsa.unifi.it/upload/sub/Dispense-info/Monitoramb/07_GIS.pdf

Graci et al. (2009)

http://www.regione.veneto.it/static/www/agricoltura-e-foreste/civ_tin_3d.jpg

Rappresentazione digitale della morfologia del territorio

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Dal DEM possono essere ricavati facilmente numerosi altri tematismi

(e.g, pendenza, curvatura, ombreggiamento, esposizione)

DEM

pendenza ombreggiamento esposizione

Software GIS

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Sono disponibili numerosissimi software che implementano funzionalità GIS.

Classificazione dei software GIS

generici: sono in grado di svolgere tutte o la maggior parte delle funzioni di un GIS,

funzioni più specialistiche sono spesso svolte da moduli aggiuntivi;

specializzati: sono sviluppati per uso in ambiti specifici (es. idrologia, marketing), ma

hanno funzioni, e quindi anche uso, più generali;

visualizzatori: puntano sulla facilità ed intuitività d’uso e sono usati soprattutto da

utenti occasionali per visualizzare dati e creare mappe;

strumentali: svolgono funzioni di servizio (es. trasformazione di formati o di datum) e

sono usati soprattutto in fase di produzione dei dati.

http://www.ing.unitn.it/~zatelli/cartografia_numerica/slides/GIS_piu_diffusi.pdf

Software GIS commerciali: ESRI (ESRI Italia)

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La ESRI produce e

commercializza la linea di

prodotti GIS generici

attualmente più utilizzata,

sia in Italia che nel mondo.

http://www.esriitalia.it/prodotti.html

Software GIS open source

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GRASS GIS (Geographic Resources Analysis Support System) http://grass.osgeo.org

ILWIS (Integrated Land and Water Information System) http://52north.org

Quantum GIS (QGIS) http://qgis.org

può essere usato (con limitazioni) come interfaccia di GRASS

Open Source Geospatial Foundation http://www.osgeo.org

riunisce i principali progetti GIS Free Software/Open Source

Lista dei GIS Free Software/Open Source http://opensourcegis.org

tra cui…

http://grass.osgeo.org/http://grass.osgeo.org/http://grass.osgeo.org/http://grass.osgeo.org/http://grass.osgeo.org/http://grass.osgeo.org/http://grass.osgeo.org/http://52north.org/http://52north.org/http://52north.org/http://52north.org/http://52north.org/http://52north.org/http://52north.org/http://qgis.org/http://qgis.org/http://qgis.org/http://qgis.org/http://qgis.org/http://www.osgeo.org/http://www.osgeo.org/http://www.osgeo.org/http://www.osgeo.org/http://www.osgeo.org/http://www.osgeo.org/http://www.osgeo.org/http://opensourcegis.org/http://opensourcegis.org/http://opensourcegis.org/http://opensourcegis.org/http://opensourcegis.org/