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Introduzione ai GIS
Dott. Stefano Albanese Via S.Giacomo n6 83022
Baiano (AV) Email stefano_albanese_at_hotmail.com
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G.I.S.
I SIT, ovvero Sistemi Informativi Territoriali,
acronimo italiano di GIS (Geographic Information
Systems), sono degli strumenti della nuova
tecnologia dellinformazione che consentono di
gestire ed elaborare informazioni di varia natura
associate al territorio. Una definizione molto
diffusa e più rigorosa è I GIS sono sistemi
informatici per lacquisizione, la
memorizzazione, lelaborazione, lintegrazione e
la visualizzazione di dati geograficamente
riferiti alla superficie terrestre.
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Niente di nuovo...!?

• Più semplicemente, con la parola GIS si intende
• un sistema complesso di archivi che unisce i
  data base a rappresentazioni geografiche,
• essendo in grado di gestire in modo
  perfettamente integrato dati di tipo
• raster
• vettoriali
• alfanumerici

Inforrmazione Grafica
Inforrmazione Tematica/Topologica (
Caratteristiche reali degli oggetti rappresentati)
Raster
Vector
DB alfanumerico
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Dati Vettoriali
Con il modello vettoriale si definiscono
attraverso vettori e punti i limiti di oggetti da
rappresentare.Questo metodo è ottimo per definire
con precisione la forma di un oggetto reale.Per
esempio la topografia viene rappresentata
vettorialmente attraverso linee, punti e poligoni
di cui vengono codificati i vertici rispetto ad
un sistema di riferimento cartesiano che può
essere in cartografia un sistema di proiezione
geografica come l UTM.
Il modello di dati vettoriale è un modello molto
leggero in quanto esso si serve per definire gli
oggetti delle sole coppie di coordinate
cartesiane che caratterizzano i vertici degli
oggetti da rappresentare.
Y
A
A(0,15)(0,18)(11,18)(11,6)(6,6),(6,15). B(15,7
)(21,16). C(0,0)(0,5)(12,5)(12,2)(23,1)(23,0)
.
B
C
o
x
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Dati Raster
Questo metodo di rappresentazione utilizza una
maglia regolare di elementi (pixel) di forma
quadrangolare a ciascuno dei quali viene
associato un colore in funzione di un valore
alfanumerico correlato. La rappresentazione
raster, dunque non definisce oggetti ma ci
permette di raggruppare elementi unitari secondo
delle caratteristiche tematiche rappresentate.
Limmagine è il risultato di un sistema
fila-colonna (matrice) e quanto più piccoli sono
i pixel maggiore è la definizione dellimmagine.
Le informazioni contenute in un file raster
possono essere esaustive con ripetizione per
ciascun pixel della variabile tematica oppure
compresse attraverso un algoritmo di tipo
Run-Lenght (Es. ECW file) che al momento
dellapertura deve essere decompresso.
Esaustivo
Compresso
4A4B 4A4B 4A4B 4A4B 4A4B 4A4B 8B 5C3B 5C
3B
E evidente che le dimensioni di una parte del
file raster,seppur compresso, saranno maggiori
dellintero file vettoriale rappresentante
lintera area.
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Potenza del G.I.S. !!
Molti programmi quali spreadsheets, statistic
packages e sistemi CAD sono in grado di elaborare
dati geografici e spaziali ma questo non li rende
necessariamente un GIS. Un vero GIS è infatti in
grado di collegare dati spaziali (Raster o
vettoriali) ad delle informazioni,contenute in
un DataBase, che caratterizzano gli oggetti
rappresentati (Componente tematica del GIS). Il
concetto di data base è centrale in un GIS.
Comp. grafica
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Il Database
La componente tematica associa ,quindi, alle
strutture spaziali ovvero agli oggetti definiti
dal sistema vettoriale o raster una o più
informazioni. I dati tematici detti attributi
vengono raccolti in un catalogo secondo due
metodi. Le informazioni associate a ciascun
oggetto vengono raccolti in un registro
dinformazione. Ciascun oggetto ha un registro
nel quale incontrano vari campi di informazione (
uno per ciascuna informazione).
campo indice
A
ID Shape Tipologia N Ubicazione A
polygon Fabbricato 4 Via Cavour B
polygon Fabbricato 6 Via Verdi
Registro
B
Registro
campo
campo
campo
campo
L insieme dei registri che appartiene ad una
mappa digitale costituisce il foglio di
informazioni di quella mappa o meglio di quel
livello informativo digitale.

• Due sono i metodi piu utiizzati per catalogare i
  dati
• Catalogo indicizzato che ci permette di
  individuare un elemento attraverso un campo
  chiave(ID) unico per ogni registro .
• Catalogo sequenziale nel quale il computer deve
  scorrere tutti i record per individuare quello
  giusto

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Modello digitale del terreno
DTM
Il DTM è un modello di informazione topografica
in 3 dimensioni. Come base di partenza utilizza
uno strato informativo caratterizzato da una
serie di punti o linee quotati e georeferenziati
secondo un sistema di riferimento. In realtà la
variabile tematica presente nel database
correlato ai punti e il valore della quota (Z).
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• Per realizzare il DTM si può utilizzare
• una maglia regolare per generare una matrice
  delle altezze (DEM)

Il DEM utilizza come base di sviluppo della
struttura 3D una maglia regolare di pixel
sovrapposta al layer topografico in 2D, in cui
ogni pixel assume il valore medio delle quote
delle isolinee o dei punti ricoperti.
250
200
150
175
100
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una maglia irregolare di triangoli equilateri
(TIN)

• Il TIN (Triangulated Irregular Network) segue
  delle tappe
• Individuazione di punti e linee di quota nota
• Triangolazione tra di essi per ottenere triangoli
  quanto più piccoli ed equilateri
• Sollevamento dei triangoli nello spazio
  tridimensionale in funzione del valore della
  quota assunto da ogni vertice.

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I software
Attualmente la tecnologia GIS si avvale del
supporto di potenti software che oltre a
permettere la creazione e leditazione di file di
tipo (Informazione grafica - Data base), ci
permettono di fare delle analisi anche molto
complesse per la risoluzione di problemi del
mondo reale .

• ArcView e ArcGis Desktop
• ARC Info
• Autocad Map
• Map Info

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Le funzioni di un GIS
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• Un GIS è in grado di rispondere a domande quali
• Cosa cè in un dato luogo?
• Es. Qual è lestensione areale di una
  determinata attività antropica?
• Dove sono soddisfatte certe condizioni?
• Es. Quanta della reale estensione di una cava
  ricade nei limiti definiti dalla concessione
• Come è cambiata una certa area nel tempo?
• Es. Comè variata la morfologia di una zona nel
  tempo e con quali variazioni
• quantitative? Che modello spaziale esiste?
• Confrontare la distribuzione dei fenomeni e
  capire i processi che rappresentano
• la loro distribuzione.
• Es. Estrazione del modello relativo alla
  distribuzione delle malattie che si pensano
• per essere causate dallesposizione a
• Cosa accade se? Determinare cosa succede se
  interviene una certa azione
• Es. Cosa accade se si aggiunge una strada alla
  rete dei trasporti o che impatto ambientale
• può avere lntroduzione in un area di una
  attività di estrazione.(Cave e miniere).

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• Come fare domande ad un GIS Le Query e le
  funzioni
• Query è un termine inglese che significa
  richiesta dal verbo latino Quero (domandare).
• Le operazione 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.
• La risposta che ci verrà fornita dal software che
  stiamo utilizzando ci individuerà a schermo
  loggetto 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.
• Le Funzioni sono operazionui che seguono una
  routine prestabilita e che permettono di
  realizzare delle query particolari che già sono
  compilate.Le operazioni o funzioni più comuni
  nel GIS sono
• Overlay Topologico
• Buffering
• Clipping
• Segmentazione dinamica
• Analisi Spaziali
• Analisi di rete

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Query
Query molto semplice ad un livello infornativo
geologico(Geo.Shp) Richiesta di individuare i
calcari nella nostra area. (Litologia)
Calcari
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Overlay topologico
Questa funzione ci permette di sovrapporre
graficamente più livelli informativi e di
produrre alla fine un nuovo livello contenente le
informazioni provenienti dai due layer di origine.
Sovrapposizione grafica

Vincoli
Geologia
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Overlay topologico
Sovrapposizione intersezione dei dati
Il vero overlay topologico è quello dei database
che si riuniscono in uno solo e danno viata ad un
nuovo livello misto.
GeologiaVincoli
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Buffering
E una funzione in grado di creare un'area di
rispetto intorno agli elementi geografici che
sono presenti nel database. La possibilità di
modulare questa operazione a seconda delle
necessità dell'operatore dà modo di risolvere,
con pochi passaggi, problemi altrimenti
difficilmente risolvibili ad esempio la capacità
di effettuare buffering asimmetrici rispetto ai
due lati di un elemento lineare oppure di
effettuare un buffering parametrizzato a seconda
delle caratteristiche dell'elemento.
Buffering process
Una volta creata la fascia di rispetto che sia
intorno ad un punto, linea o poligono, il
risultato è sempre un livello informativo di tipo
poligonale, che può essere utilizzato per
successive analisi.
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Analisi di rete

• Lo spostamento delle persone, il trasporto e la
  distribuzione di beni e servizi, la distribuzione
  dell'energia, le comunicazioni tutte queste
  attività prevedono lo spostamento di materia o di
  informazioni mediante dei sistemi di reti, che
  sempre più costituiscono una delicata e vitale
  infrastruttura del mondo di oggi.
• Le funzioni più utilizzate per realizzare un
  analisi di rete a secondo degli scopi sono
• Minimo percorso (Analisi di prossimità)
• -Per individuare lungo una rete ,ad esempio
  stradale) qual è il percorso più breve o meno
  dispendioso per raggiungere un punto partendo da
  un origine fissa.
• Allocazione delle risorse
• -Per individuare se le risorse recuperabili lungo
  un percorso sono congruenti con la capacità di
  ricezione di un centro destinato alla raccolta
  delle rsorse raccolte ( per reti idriche,
  discariche)
• Connettività
• -Le funzioni per la verifica della connettività
  servono ad identificare se e quali porzioni di
  una rete sono connesse (individuazione di
  percorsi alternativi, idrologia).

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Analisi di rete
Un esempio di analisi di rete riguardante il
minimo percorso e la connettività.
Analisi del minimo percorso e della connettività
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Analisi spaziale
La funzione di analisi spaziale e quella che
caratterizza im maniera univoca il GIS e lo
differenzia dagli altri sistemi di informazione e
trattamento dei dati. Lanalisi spaziale può
interessare due componenti a) Componente
tematica Lanalisi spaziale della componente
tematica utilizza metodi di correlazione
statistica.Essa analizza la possibilità di
correlare tra di loro diversi elementi tematici.
Essa comprende tutte le operazioni possibili che
possono realizzarsi sovrapponendo tra di loro più
strati informativi e ponendo in relazione i loro
database. b) componente spaziale/geometrica Lanal
isi spaziale della componente spaziale/geometrica
si utilizza prevalentemente per correlare tra di
loro oggetti che possono essere associati per la
forma o per altre caratteristiche geometriche
proprie.
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Prodotto finale
In linea di massima una volta terminato il nostro
lavoro sia esso di sola compilazione di un
sistema di livelli informativi sia esso di
analisi i risultati potranno essere presentati
secondo due forme Digitale o Analogica
-Digitale
Possiamo fornire i nostri risultati allutente
finale insieme ad un visualizzatore dei dati
capace di attuare su di essi query specifiche per
lindividuazione di determinati oggetti e delle
loro caratteristiche.La possibilità di dinamica
interrelazione tra lutente ed il prodotto finale
permette di variare le caratteristiche di
visualizzazione delle informazioni geografiche in
tempi reali e brevissimi( Variazione della scala,
visualizzazione di un livello informativo secondo
uno qualunque dei campi degli attributi e
utilizzando una simbologia personalizzata)
-Analogica
E il classico formato dellinformazione
geografica ovvero la cartografia su base
cartacea, non interrogabile e priva della
possibilità di interazione. Queste formato
necessita della fornitura di tutta una serie di
elementi di corredo che permettano la lettura e
linterpretazione del prodotto( Es Legenda,
Scala, Coordinate , etc.)