GIS an introduction - Modellazione Idrologica LAB a.y. 2019-2020 N. Tubini & R. Rigon - OSF
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GIS an introduction
Jan Vermeer, Il geografo
Modellazione Idrologica LAB a.y. 2019-2020
N. Tubini & R. Rigon
niccolo.tubini@unitn.it
Obiettivi
• GIS
• Sistemi di riferimento e proiezioni cartografiche
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Tubini & Rigon
The beginnings of spatial analysis
Charles Picquet, 1832
Rapport sur la marche et les effets du choléra
dans Paris et le département de la Seine
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Tubini & Rigon
The beginnings of spatial analysis
John Snow, 1854
Cholera outbreak in Soho, London
Credits: Domenico Monaco
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Tubini & Rigon
What is the difference?
https://en.wikipedia.org/wiki/Geographic_information_system
While the basic elements of topography and theme existed previously in
cartography, the John Snow map was unique, using cartographic methods not
only to depict but also to analyze clusters of geographically dependent
phenomena.
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Tubini & Rigon
GIS – Geographic Information Systems
Geographic: data is referenced to location
Information: it is based on informatic system
System: set of resources and procedures
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Tubini & Rigon
GIS – Geographic Information Systems
Geographic
Tutte le informazioni sono riferite spazialmente.
Credidts: Paolo Zatelli
Problemi:
• Come viene definita la loro posizione?
• L’informazione temporale?
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Tubini & Rigon
GIS – Geographic Information Systems
Information
I GIS utilizzano sistemi e procedure informatiche
• generiche
• proprietarie
Credidts: Paolo Zatelli
I sistemi attuali usano hardware e software generici/standard (es. DBMS).
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Tubini & Rigon
GIS – Geographic Information Systems
System
umane
• Risorse infrastrutturali
dati
Credidts: Paolo Zatelli
acquisizione
archiviazione
• Procedure elaborazione dati
presentazione
trasmissione
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Tubini & Rigon
GIS – Geographic Information Systems
Tra le risorse i dati sono l’elemento piú prezioso:
• maggior costo di produzione;
• necessità di aggiornamento;
Credidts: Paolo Zatelli
• impossibilità di recupero.
Consistono in
• Geometria e topologia;
• attributi;
• metadati.
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Tubini & RigonGIS – Geographic Information Systems
Utilizzo della carta
• conoscenza puntuale e d’insieme del territorio
• individuazione dei rapporti reciproci tra gli elementi rappresentati
Credidts: Paolo Zatelli
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Tubini & RigonGIS – Geographic Information Systems
Cosa non è un GIS?
L’errore piú comune nel parlare di GIS è quello di confondere il GIS con una
delle sue componenti tecnologiche:
• GIS non è un pacchetto software
• GIS non è una cartografia digitale
Credidts: Silvia Franceschi
Il GIS è un sistema che presuppone l’esistenza di un progetto ben definito da
parte dell’utente finale
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Tubini & RigonCartografia tradizionale e cartografia numerica
Differenza tra cartografia tradizionale e cartografia
numerica
Le relazioni tra gli oggetti sono realizzate da chi usa la carta tradizionale,
devono essere automatizzate nella cartografia numerica per applicare algoritmi
che utilizzano queste relazioni.
Credidts: Paolo Zatelli
Il contenuto informativo e le possibilita` di utilizzo della cartografia numerica
sono maggiori di quella della cartografia tradizionale
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Tubini & RigonSistema di riferimento, proiezione cartografica e sistema di coordinate
Come definire la componente spaziale?
I GIS sono utilizzati quando le informazioni da gestire ed elaborare hanno
una componente spaziale: cioe` le informazioni sono collegate direttamente o
indirettamente a coordinate.
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Tubini & RigonSistema di riferimento, proiezione cartografica e sistema di coordinate
La posizione
La posizione e` un concetto relativo: e` definita rispetto ad altri punti.
E` comodo condensare l’informazione di posizione in “etichette” legate al
Credidts: Paolo Zatelli
singolo punto: le sue coordinate
Per condensare le informazioni di posizione nelle coordinate bisogna definire
un:
• sistema di riferimento
• una proiezione cartografica
• un sistema di coordinate
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Tubini & RigonSistema di riferimento, proiezione cartografica e sistema di coordinate
Credidts: Alberto Guarnieri
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Tubini & RigonSistema di riferimento
https://www.3dgis.it/it/datum-geodetico/
Per definire un sistema di riferimento si deve:
• scegliere l’ellissoide
• orientarlo rispetto alla Terra
• definire una rete di punti che materilizzi il sistema di riferimento
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Tubini & RigonSistema di riferimento
Credidts: Paolo Zatelli
Globale Locale
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Tubini & RigonProiezione cartografica
Le proiezioni cartografiche “trasportano” coordinate dall’ellissoide del sistema
di riferimento al piano della carta. Le due superfici non sono topologicamente
equivalenti, non e` possible passare dall’ellissoide alla carta senza
deformazioni.
Credidts: Paolo Zatelli
Nel passaggio tra ellissoide e piano della carta:
• conservare gli angoli (carta conforme)
• conservare le superfici (carta equivalente)
• minimizzare tutte le deformazioni, senza annullarne nessuna (carte
afilattiche)
Tubini & RigonProiezione cartografica
Proiezione di Mercatore
Credidts: Alberto Guarnieri
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Tubini & RigonProiezione cartografica
Proiezione Stereografica
Credidts: Alberto Guarnieri
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Tubini & RigonSistema di coordinate
Sistemi di coordinate
Esistono diversi sistemi di coordinate:
• sistema di coordinate geocentriche
• sistema di coordinate sferiche
• sistema di coordinate cartesiane
…diversi sistemi diversi utilizzi
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Tubini & RigonRicapitolando
La necessità di definire un sistema di riferimento è legata al
carattere relativo del concetto di posizione (la posizione “rispetto a”
qualcosa), definendo il sistema di riferimento si indica rispetto a
cosa sono date le coordinate.
Credidts: Paolo Zatelli
La proiezione indica invece come si passa da posizioni
sull’ellissoidedi rotazione, usato per definire il sistema di
riferimento, al piano della carta
! Sistema di riferimento e proiezione sono concetti distinti ed
indipendenti ma nella pratica si devono sempre usare assieme.
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Tubini & RigonRicapitolando
Riferimenti spaziali
I codice EPSG (European Petroleum Survey Group) identificano in modo univoco
una proiezione e un sistema di riferimento.
https://epsg.io/
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Tubini & RigonRicapitolando
Riferimenti spaziali
Codice EPSG 32632
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Tubini & RigonRicapitolando
Riferimenti spaziali
Codice EPSG 32632
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Tubini & RigonModellazione di dati geografici
Campi o raster: oggetti definiti quasi ovunque nel dominio di
interesse, molto spesso continui.
Sono rappresentati (in forma discrete) con matrici regolari di
attribute (raster georeferenziato), reti irregolari di triangoli (TIN)
Credidts: Paolo Zatelli
oppure curve di livello.
Entità o vettoriale: oggetti discreti e discontinue, delimitati in modo
preciso.
Sono rappresentati con modelli vettoriali e tabelle di attribute
associate.
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Tubini & RigonCredidts: Paolo Zatelli Campi
Tubini & Rigon
28Vettoriali
Credidts: Paolo Zatelli
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Tubini & RigonVettoriali
Le entità sono costituite da:
• Primitive geometriche:
▪ punto
▪ curva
▪ superficie
• Primitive topologiche
Credidts: Paolo Zatelli
▪ nodo: primitive 0-dimensionale, connesso tramite spigoli o isolato
▪ spigolo: primitive topologica 1-dimensionale, rappresenta una connessione
orientata tra due nodi
▪ facia: primitive geometrica 2-dimensionale, descritta da un anello (insieme
di spigoli chiusi non intrecciato) esterno e nessuno o più anelli interni.
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Tubini & RigonVettoriali - Shapefile
Shapefile
Registra geometria (senza topologia) e attributi:
• La geometria è memorizzata come coordinate e ‘shape’ (un solo tipo di
primitiva punto oppure linea oppure area)
• Gli attributi sono memorizzati in formato database
Credidts: Paolo Zatelli
• Altre informazioni (metadati) sono registrati in file ausiliari.
Consiste in almeno tre file
• .shp ‘main’ file conserva le geometrie
• .shx indice contiene i puntatori alle shapes nel .shp
• .dbf contiene gli attributi, nello stesso ordine delle shapes nel main
Gli altri file ausiliari opzionali, ad esempio
• .prj sistema di riferimento e proiezione
• .sbn indice spaziale
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Tubini & RigonRaster e vettoriali
Shapefile
Vettoriale Raster
• Vantaggi • Vantaggi
Credidts: Paolo Zatelli
▪ occupazione di memoria ridotta ▪ algebra su mappe
▪ topologia esplicita ▪ operazioni più semplici
▪ maggior precisione delle
coordinate delle entità
• Svantaggi • Svantaggi
▪ alcune operazioni sono onerose ▪ topologia è implicita (deve essere
▪ overlay più complicato ricostruita)
▪ maggior consumo di memoria per
l’elaborazione delle mappe
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Tubini & RigonLink utili
http://www.egeo.unisi.it/
http://www.territorio.provincia.tn.it/
Sistemi di riferimento italiani cnr
https://www.openoikos.com/blog/le-basi-di-qgis-i-sistemi-di-riferimento-piu-
usati-in-italia/
Un’introduzione ai GIS by Silvia Franceschi
http://www.ing.unitn.it/~zatelli/
http://www.qgistutorials.com/it/
https://docs.qgis.org/2.14/en/docs/training_manual/
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Tubini & RigonQuestions ?
Thank you
Ulrici, 2000 ?
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