[GIS] Basi di cartografia digitale.pdf

8/19/2019 [GIS] Basi di cartografia digitale.pdf

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Corso di Laurea in Scienze Geografiche

Laboratorio G.I.S.

Lezione 2

Cartografia di base e acquisizione dati

Con informazione spaziale intendiamo l’informazione riferita ad oggetti

nello spazio ed alle relazioni tra questi. Con il termine geografico

intendiamo la descrizione degli oggetti del mondo reale.

Diventa pertanto indispensabile l’utilizzo di un riferimento spaziale dibase che si diversifica in funzione dell’applicazione e quindi del contestoorganizzativo in cui si intende sviluppare il GIS.Questo quadro di riferimento spaziale di base che varia in funzionedell’ambito applicativo, normalmente è inteso come cartografia di base.

E’ il contesto organizzativo che determina quale riferimento di baseassumere. Infatti l’applicazione GIS può essere realizzata a diverse scale:dalla scala dell’oggetto singolo (facciata di edificio, stanza, ecc.) alla scala

cartografica (topografica, corografica, geografica).

Esempi di informazione territoriale di base:§ Cartografia I.G.M.I.

Cartografia dell’Istituto Geografico Militare Italiano.§ Cartografia Catastale

Cartografia Catasto Terreni

§ Carta Tecnica RegionaleCartografia Regionale

§ Ortofoto A.I.M.A.

Ortofoto piano derivato da riprese aeree dell’Azienda diStato per gli Interventi nel Mercato Agricolo

§ Cartografia Comunale§ Cartografia ISTAT

La cartografia catastale è una informazione tematica spesso utilizzata, inambito applicativo, al posto dell’informazione di base.

Gli Enti Cartografici di Stato vennero definiti con legge del 2 Febbraio

1960:• Istituto Geografico Militare (IGM) • Istituto Idrografico della Marina (IIM)


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• Centro Informazioni Geotopografiche dell’Aeronautica (CIGA)• Dipartimento del Territorio (Catasto) • Servizio Geologico

In seguito all’inserimento di nuovi articoli nella Costituzione (artt. 87, 117,

118), alle Regioni sono attribuiti compiti di programmazione e governo1

delterritorio tra cui la produzione cartografica

Cartografia Tecnica Regionale del territorio di competenza.

Stralcio di Foglio catastale

Le cartografie di base maggiormente utilizzate sono:

cartografia I.G.M. (www.igmi.org)cartografia catastale (www.agenziaterritorio.gov.it)carta tecnica regionale (www.regione.emilia-romagna.it/carto/)

Risultano inoltre in forte crescita le richieste di immagini ottenutemediante telerilevamento (delle quali l’ortofotopiano e la cartografiaaerofotogrammetrica costituiscono alcuni prodotti) in particolare quelle

di tipo satellitare.

Il telerilevamento (remote sensing) è una tecnica di rilievo basatasull’acquisizione dell’informazione dell’oggetto rilevato senza essere acontatto con questo. Rientrano nel telerilevamento le acquisizioni dasatellite, da aerofotogrammetria, da radar, lidar, sonar, ecc.La tecnica si basa sulla rilevazione e registrazione delle onde

elettromagnetiche ed acustiche (nel caso del Sonar).I sistemi di rilevamento vengono definiti in Attivi e Passivi a seconda chel’impulso dell’onda sia ricevuto da chi l’ha anche emesso ovvero sia

solamente rilevato ma prodotto da una sorgente naturale (es. il sole).

La tecnologia del telerilevamento, in particolare per la produzione diimmagini satellitari, si è sviluppata in maniera esponenziale negli ultimi

1 A. Lodovisi S. Torresani, “Storia della Cartografia”, Patron Editore Bologna 2000


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anni fino a garantire tolleranze di precisioni planimetriche oggi ancheinferiori ai 50 cm. con costi decisamente contenuti. In considerazione diquesti due importanti fattori, oggi l’aggiornamento cartografico vieneappoggiato su immagini da satellite ad alta risoluzione.

La stessa Regione Emilia Romagna ha acquisito tra marzo e settembre2003 immagini e ortofotocarte da satellite per l’aggiornamento dellecarte tecniche regionali (CTR) e delle cartografie Comunali. Il satellite

utilizzato è il satellite americano Quick Bird (www.digitalglobe.com)gestito dalla Digital Globe e distribuito in Italia da Telespazio(www.telespazio.com).

Esempio di rilievo aerofotogrammetrico con sovrapposizione dei fotogrammi

Esempio di rilievo satellitare fonte digitalglobeGround Zero, Manhattan, New York : Imagery Collected August 2, 2002


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L’informazione territoriale di base deriva da sistemi diversi ed hamolteplici impieghi. Molto spesso richiede di essere elaborata per essereutilizzata. Le principali elaborazioni possono essere:

§ Trasformazioni di coordinate

§

Conversione di formato§ Modifiche di risoluzione§ Aggiornamenti

§ Mosaicature

Esempio di sovrapposizione fra ortofotopiano digitale e cartografia numerica

Il processo di trasformazione di coordinate riguarda la

GEOREFERENZIAZIONE, ovvero il processo attraverso il quale ad unoggetto è attribuita una posizione geografica o geometrica attraverso unsistema di coordinate definito.

La stessa cartografia ufficiale italiana utilizza sistemi di proiezione,modalità di acquisizione e tolleranze di precisione diverse.

I sistemi di riferimento maggiormente utilizzati sono• Gauss Boaga - per quanto riguarda il territorio italiano esso è

suddiviso in due fusi di ampiezza in longitudine di ca. 6° ciascunosovrapposti di ½ ° denominati Fuso Ovest e Fuso Est-L’utilizzo di questo sistema di proiezione è assai consolidato, in

particolare nelle carte tecniche e comunali• Cassini Soldner –

L’utilizzo di questo sistema di proiezione è tipico della cartografia

catastale

• U.T.M. - Risulta lo standard oggi adottato nella cartografiaprovinciale e regionale. Anche l’ I.G.M. lo adotta affiancandolo alGauss Boaga.


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In ambito G.I.S. le informazioni, devono essere geograficamente riferitiin uno stesso sistema di proiezione (sia esso secondo sistemi noti econdivisi, sia esso relativo all’applicazione). L’utilizzo dell’informazionesecondo sistemi noti, garantisce l’interscambio e il facile utilizzo del

medesimo dato da parte di più soggetti.

La cartografia di base può essere su supporto cartaceo e/o digitale.

La cartografia digitale può essereAutomatica o Numerica.La cartografia Automatica,

sviluppatasi negli anni ’70 non è altroche una traduzione della cartografiacartacea in formato numerico

attraverso o il processo di scansione oil processo di digitalizzazione. Per cuila cartografia automatica è latrasposizione in formato numero della

cartografia tradizionale acquisita construmenti C.A.D.La cartografia numerica è un nuovo prodotto che in output può restituireanche la cartografia tradizionale.

Sono carte in cui ogni linea è rappresentata come una successione di punti

discreti le cui coordinate rappresentano l’informazione digitale dedicataalla georeferenziazione. Ad esse possono essere associate una serie di

informazioni di tipo alfanumerico costituendo così una banca datigeografica.Nell’ambito dell’informazione territoriale di base i supporti digitali

possono essere di due tipi:§ RASTER la cui primitiva geometrica è il PIXEL§ VECTOR le cui primitive geometriche sono linee, punti o poligoni

Nel formato raster le posizioni degli elementi spaziali vengono definite in

base a una matrice di PIXEL. Per ciascun pixel (la cui posizione èintrinsecamente definita dal sistema riga-colonna della matrice) èarchiviato un numero che lo caratterizza.

esempio di una struttura di un file raster esempio di una struttura di un file vector


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visualizzazione ingrandimento formato raster conversione da raster a vector

Generalmente il dato raster è meno dettagliato del dato vettoriale.

Una mappa raster è una matrice di valori numerici la cui dimensionedipende sia dalla dimensione delle carta che dal passo della scansione chel’ha acquisita. La singola celletta della griglia è chiamata Pixel

Nel formato Vector una mappa vettoriale è registrata come una serie di

punti, linee e aree: le informazioni relative a queste primitive sonoconservate sotto forma di coordinate x,y,z. I dati di tipo vettoriale sono caratterizzati da una serie di informazioni e

relazioni. Gli strumenti GIS possono gestire queste informazioni erelazioni, anche fra primitive geometriche diverse. Le relazioni sono ditipo spaziale (vicino, lontano), tra queste i GIS gestiscono anche la

TOPOLOGIA, ovvero le relazioni di tipo complesso fra diversi temi(intersezione, inclusione, esclusione, contiguità, direzione econnessione,…)La topologia è un concetto principalmente matematico. Un oggetto grafico

può essere descritto sia a mezzo di inf ormazioni met r iche che a mezzo diinformazioni non metriche. Le informazioni non metriche ( inf ormazionit opologiche ) forniscono risposte a domande riguardanti le relazioni

spaziali tra più oggetti grafici, come la vicinanza, la contiguità e così via.

Per quanto riguarda queste relazioni si ricorda che:

• l’intersezione fra più linee costituiscono dei NODI• le linee che dividono le aree sono chiamati ARCHI• le aree delimitate da archi sono chiamate FACE

Attraverso la relazione o l’unione di un Data Base descrittivo alla tabella

attributi, è possibile associare agli elementi geografici, ulteriori attributirispetto a quelli già presenti nella tabella.


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La caratteristica dei Visualizzatori GIS comunemente utilizzati(ArcView, Geomedia, AutodeskMap, etc) consiste nel fornire SEMPRE unatabella legata alla primitiva geometrica.

Attraverso CHIAVI (campi con struttura e valori comuni) alla tabella sipossono collegare altre tabelle e/o complessi Data Base esterni (LINK,JOIN) georeferenziando l’informazione sulla mappa.

Queste funzionalità offrono anche la possibilità di visualizzare gli oggettigrafici secondo particolari vestizioni scelte di volta in volta (scala divalori, scala cromatica, dimensione oggetto, …)

Relazionare due tabelle tra di loro significa impostare un tipo dicollegamento tra due insiemi di dati, organizzati sotto forma di tabellacon righe (records) e colonne (campi, fields), in modo tale da poter

accedere ai dati archiviati all'interno di una delle due tabelle relazionatea partire dall'altra tabella.

Le relazioni sono di diverso tipo e vengono denominate:

“Uno a Uno” – sono le relazioni più semplici. Ad ogni record della tabella Acorrisponde uno ed uno solo record della tabella B.E’ il tipo di relazione, ad esempio, che esiste fra l’oggetto grafico del

Tema in ArcView e la tabella corrispondente degli attributi.

“Molti a Uno” – sono le relazioni più frequenti, in particolare in ambitoG.I.S. Per relazionare due tabelle occorre anzitutto stabilire i campi chein entrambe le tabelle fungono da 'intermediari'.

“Uno a Molti” - L'unica differenza a livello logico rispetto alla precedenterelazione, è l’inversione fra le tabelle. A livello pratico, invece, ledifferenze sono più consistenti.

Se il fatto di relazionare una tabella con un'altra viene considerato come

una sorta di 'estensione' della tabella di sinistra verso quella di destra(dove, cioè, ogni volta che nella tabella di sinistra si ripete un valore nelcampo 'intermediatore' devono essere ripetuti i valori di tutti i campi

della tabella di destra), la cosa non funziona più invertendo le parti. Aseconda del software di gestione del database di cui si dispone, lesoluzioni tecniche sono diverse.


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In sintesi, nel software ArcView le relazioni hanno le seguenticaratteristiche:

ArcView Collegamento

dinamico

Unione

dinamica

Unione fisica

temporanea

Unione fisica

permanente LINK sì no no no

JOIN sì sì sì no

Per LinK si intende il collegamento fra due tabelle che comunquerimangono distintePer Join si intende l’unione delle due tabelle, da due si fa una tabella

somma delle due. Data la tabella A e la tabella B attraverso la Joinottengo in ArcView una tabella A+(B). L’unione infatti è temporanea, perrenderla permanente occorre convertire il file *.SHP in un nuovo file che

avrà come tabella attributi una tabella C = A+B.

L’operazione di Join non può essere utilizzata nel caso della relazione“uno a molti”.

Nel GIS è condizione necessaria la disponibilità dell’informazione(spaziale e non, cartografica e non). L’informazione però è da acquisire e l’acquisizione ha un COSTO.

La cartografia vettoriale viene acquisita tramite digitalizzazione(numerizzazione), la cartografia raster tramite scansione.

L’acquisizione del dato varia in considerazione del tipo di dato.

L’acquisizione tramite digitalizzazione della cartografia esistente oggi èalquanto limitata a pochi settori (in particolare interessa la cartografia

catastale ed il processo in atto da alcuni anni di acquisizione in vettoriale)


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mentre è molto diffusa relativamente all’elaborazione di tematismi (le vie,gli edifici, i corsi d’acqua, aree, ecc.) Attraverso questo processol’informazione viene archiviata dopo il passaggio dalla forma analogica allaforma digitale.

Lo strumento simbolo per l’acquisizione della cartografia in digitale è iltavolo digitaizer. Negli ultimi anni però, con lo sviluppo degli strumenti discansione, l’operazione di digitalizzazione manuale è fatta direttamente a

PC con importanti vantaggi economici e qualitativi.Il processo è comunque identico e si basa nella digitazione di alcuni puntisignificativi che attraverso strumenti CAD e GIS possono essere collimati

e registrati in coordinate costituendo punti, polilinee o poligoni.

Immagini di lavoro al digitaizer

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