SIT (SISTEMI INFORMATIVI TERRITORIALI) O

GIS (GEOGRAPHICAL INFORMATION SYSTEM)

Università degli Studi di Catania

Dott.ssa Desirée Santonocito

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Indice1. Sistema informativo2. Sistema informativo territoriale3. Cosa è un GIS

• Georeferenziazione• Sistema informativo territoriale

4. Componenti di un GIS• Hardware• Software

• Software di base • Software per la gestione

di dati territoriali• Software per la gestione

del database• Procedure applicative• Banca dati• Componente umana

5. Modello dei dati• Modello concettuale, logico e

fisico• Le strutture di dati geografici

• Dati vettoriali• Dati raster• Dati vettoriali e dati raster

6. Funzionalità di un GIS• Acquisizione dati• Pre-elaborazione• Gestione di banche dati• Analisi spaziale

• Query• Riclassificazioni ed

aggregazioni• Sovrapposizione

(overlay)• Aree di rispetto (buffer)• Analisi di rete

• Generazione di prodotti7. Progettiamo un GIS

• Definizione delle esigenze• Analisi delle funzioni richieste• Analisi dei dati necessari• Analisi esigenze organizzative• Redazione di un progetto di

massima• Redazione di un progetto di

dettaglio8. Possibili applicazioni di un GIS

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Sistema informativo

Un sistema informativo è un insieme di: risorse umane strumenti di elaborazione, scambio, acquisizione di

informazioni, regole e procedure per il loro trattamento. Definizione: insieme delle apparecchiature, del

software, delle applicazioni e delle persone che hanno il compito di acquisire, organizzare, elaborare e restituire i dati riguardanti un’organizzazione, al fine di mettere a disposizione dei responsabili delle decisioni operative tutte le informazioni necessarie per effettuare le migliori scelte possibili.

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Sistema informativo territoriale SISTEMA Insieme di parti che

interagiscono tra loro INFORMATIVO Produce informazioni

(dati) TERRITORIALE Fa riferimento al

territorio (georeferenziati o georeferenziabili)

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Un nuovo strumento per la gestione e l’analisi dei dati geografici

Un insieme complesso di componenti hardware, software, umane ed intellettive per acquisire, processare, analizzare, immagazzinare e restituire in forma grafica dati riferiti ad un territorio

Sistema informativo territoriale

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Cosa è un GIS

I GIS vanno considerati come uninsieme organizzato di:

procedure risorse umane risorse materiali

utilizzate per la raccolta l’archiviazione l’elaborazione la comunicazione

di INFORMAZIONI

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Georeferenziazione

informazioniche hanno un riferimento nello spazio

(si posizionano nello spazio secondo un sistema di riferimento)

GEOREFERENZIAZIONEprocesso attraverso il quale un oggetto viene posizionato su una carta secondo un sistema

di coordinate

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Sistema informativo territoriale Un Sistema Informativo Geografico è un sistema basato sulle

tecnologie informatiche usato per acquisire, immagazinare, controllare, manipolare, analizzare e visualizzare informazioni che sono riferite alla Terra” (DoE,1987)

Da un punto di vista tecnologico, un GIS va visto come un sistema integrato di hardware e software, che permette di automatizzare le operazioni di acquisizione e di archiviazione dei dati, secondo un modello concettuale e fisico che consenta di giungere alla rappresentazione degli oggetti del mondo reale.

Da un punto di vista informatico, un GIS va visto come uno strumento che consente da un lato di gestire tutte le informazioni raccolte e georiferite, dall'altro, attraverso procedure di elaborazione e metodi di analisi, di ricavare nuove informazioni, al fine di fornire un supporto ai processi decisionali, che riguardano scelte operative sulla gestione del territorio stesso.

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Componenti di un GIS

Hardware

• Computers• Networks• Periferiche grafiche

Software• GIS Software• Database Software• OS Software• Network Software

Dati• Dati Vettoriali• Dati Raster • Immagini• Dati di Attributo

Persone• Amministratori• Managers• Tecnici GIS • Esperti applicativi• Utilizzatori• Fruitori

Regole• Linee guida• Specifiche• Standard• Procedure

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GISGIS

ProcedureProcedure

DatiDati

HardwareHardware

SoftwareSoftwarePersonePersone

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Hardware

Costituisce l’unità centrale (Personal Computer) e permette di acquisire e restituire dati di tipo grafico

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Software

E’ il motore di un sistema informativo, in quanto garantisce gran parte della funzionalità e permette di realizzare procedure specifiche per diversi campi applicativi

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Software

Il software di un SIT/GIS è composto da: Software di base Software per la gestione di dati territoriali Software per la gestione di data base

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Software di base

E’ rappresentato da:

Sistema operativo

(Unix, Windows, Linux, Mac OS), Linguaggio di programmazione

(Visual Basic, java) Software di rete per il collegamento con altri

sistemi

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Software per la gestione di dati territorialiPuò essere chiamato “Software GIS” e

distingue un SIT/GIS da un sistema informativo generico

Software GIS: ESRI (ArcGIS), GRASS

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Software per la gestione del databaseE’ un software che raccoglie al proprio interno i

dati e che attraverso appositi moduli di collegamento permette al software SIT/GIS di accedervi

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Procedure applicative

Vengono sviluppate all’interno del software GIS o all’esterno, usufruendo di apposite funzioni, attraverso l’uso di linguaggi di programmazione, per l’acquisizione dei dati e la relativa restituzione, per la gestione e l’aggiornamento degli archivi

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Banca dati

Costituisce la struttura logica che contiene le informazioni appositamente studiate per le applicazioni previste

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Componente umana

E’ costituita dai componenti dell’organico tecnico per la gestione del sistema, dagli utilizzatori diretti, dagli utenti indiretti, dai decisori

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Modello dei dati

È un insieme di costrutti che descrivono e rappresentano particolari aspetti del mondo reale in un computer

Possiamo distinguere tre diversi modelli dei dati che rappresentano tre diversi livelli di astrazione:

- Modello concettuale

- Modello logico

- Modello fisico

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Modello concettuale, logico e fisico Modello concettuale: descrive una selezione

di oggetti e di processi caratterizzanti un particolare problema

Modello logico: descrive le entità e le relazioni definite nel modello concettuale in modo orientato all’implementazione del sistema ed è espresso in forma di diagrammi e liste

Modello fisico: descrive in dettaglio i file, gli archivi e le tabelle e definisce le relazioni tra le tabelle

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I GIS utilizzano:I GIS utilizzano:

Diversi fonti di datiDiversi fonti di dati Diversi formati di datiDiversi formati di dati

CarteCarte ImmaginiImmagini Dati DigitaliDati Digitali GPSGPS Dati TestualiDati Testuali TabelleTabelle

DATABASE DATABASE GEOGRAFICOGEOGRAFICO ReportReportMappeMappe

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I dati

I dati geografici costruiscono il nostro modello della realtà. Essi si distinguono in:

Dati spaziali (componente grafica)- Raster- Vettoriali

Dati attributo (componente tematica)- Alfanumerici

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Le strutture di dati geografici

Il GIS è in grado di gestire in modo perfettamente integrato dati di tipo:

Raster Vettoriali

Alfanumerici tabelle di dati

elementi grafici

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Le strutture di dati geografici

Un GIS è infatti in grado di collegare dati spaziali (Raster o vettoriali) a delle informazioni contenute in un DataBase, che caratterizzano gli oggetti rappresentati (Componente tematica del GIS)

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Le strutture di dati geografici

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Dati vettoriali

La struttura vettoriale individua gli elementi del territorio rappresentandoli fisicamente come: - punti (pozzi, pali, alberi)- linee (curve di livello, fiumi, strade)- poligoni (laghi, edifici, città)

I dati vettoriali sono dati geometrici memorizzati attraverso le coordinate x, y dei punti e linee che li compongono

La struttura vettoriale è funzionale alla descrizione di elementi conclusi (con propria dimensione e spazio geografico), ma meno pratico per descrivere informazioni che variano continuamente come la morfologia del suolo o i costi di accessibilità di un ospedale

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Immagine vettoriale

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Dati raster

La struttura raster organizza i dati in una matrice di celle (quadrate, esagonali o triangolari) rappresentanti ciascuna uno specifico valore

I valori associati ad ogni cella possono esprimere sia informazioni di tipo grafico (colore, tono di grigio, ecc), sia di tipo descrittivo (temperatura, pendenza, ecc).

La struttura raster è utile per rappresentare elementi continui

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Immagine raster

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Dati vettoriali e dati raster

Nel modello dei dati di un GIS, i dati vettoriali e i dati raster coesistono e si integrano a vicenda

I dati vettoriali sono usati per dati discreti (es. rete viaria derivata dalla cartografia)

I dati raster sono usati per dati continui (es. umidità al suolo derivata da immagini da satellite)

Entrambi i tipi di dati possono essere associati ad attributi: i dati vettoriali saranno legati alle primitive grafiche e agli oggetti, i dati raster ai singoli pixel

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Integrazione dati vettoriali e dati raster

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Funzionalità di un GIS/SIT

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Acquisizione dati

Attività che prevedono la raccolta, la predisposizione e l’acquisizione di informazioni geografiche

Il dato può essere acquisito in diversi modi:

- da banche dati già esistenti

- da rilievi in campagna

- da cartografia già esistente

- da rilievi aerei

- da immagini telerilevate da satellite

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Pre-elaborazione

Attività che prepara il software GIS all’elaborazione vera e propria e che consiste nella conversione dei formati, nella ricerca e correzione degli errori e nelle trasformazioni

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Gestione di banche dati

Attività che prevede il controllo di tutte le operazioni di accesso, aggiornamento, estrazione e inserimento dei dati

Esistono differenti schemi di DBMS, ma nei GIS lo schema generalmente più utilizzato e diffuso è quello relazionale. Nello schema relazionale i dati sono concettualmente memorizzati come una collezione di tabelle. Alcuni campi comuni fra le differenti tabelle sono utilizzati come chiave di relazione.

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Analisi spaziale

E’ la funzione più importante di un GIS, quella che lo caratterizza in maniera univoca e lo differenzia dagli altri sistemi di informazione e trattamento dei dati

Le principali funzioni di analisi spaziale sono:

• Query, selezioni spaziali, riclassificazioni ed aggregazioni• Sovrapposizioni ed integrazioni (overlay mapping)• Generazione di aree di rispetto (buffer)• Analisi di rete• Map algebra• Analisi geostatistica

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Query

Le operazioni 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.

Esempio: quale comune ha più di 10.000 abitanti?

La risposta che ci verrà fornita dal software che stiamo utilizzando ci individuerà a schermo l’oggetto 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.

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Query

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Riclassificazioni ed aggregazioni La funzione di riclassificazione consiste nel

generare un nuovo attributo descrittivo partendo da un attributo o da più attributi già esistenti

La funzione di aggregazione consiste nell’aggregare più dati attributo eliminando le linee di separazione e generando quindi un nuovo attributo

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Sovrapposizione (overlay)

La funzione di overlay consiste nel sovrapporre e intersecare diversi strati informativi (layer)

Le sovrapposizioni (overlay) possono essere suddivise in tre categorie principali:

punti su poligoni (es. traliccio) linee su poligoni (es. strada) poligoni su poligoni (es. fabbricato)

La possibilità di sovrapporre carte diverse riportanti informazioni sulla geologia, la copertura vegetale, l'acclività, la fratturazione della roccia permette ad esempio di determinare le zone potenzialmente predisposte al dissesto

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Sovrapposizione (overlay)

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Sovrapposizione (overlay)

Topografia

Idrografia

Confini

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Aree di rispetto (buffer)

E’ una funzione che permette di creare un'area di rispetto (un poligono) intorno agli elementi geografici che sono presenti nel database

Il buffering permette ad esempio di determinare delle zone non edificabili intorno a fiumi, laghi, mare.

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Aree di rispetto (buffer)

Buffer

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Analisi di rete

Le funzioni principali che possono essere effettuate mediante un GIS sulle reti, di qualsiasi tipo esse siano (di trasporto, comunicazione, distribuzione, ecc.), sono fondamentalmente: La ricerca del percorso minimo (o a minimo costo) L'allocazione di porzioni della rete ad un fornitore o

consumatore di risorse (esempio: la raccolta dei rifiuti solidi urbani in una rete viaria cittadina)

La verifica della connettività fra due punti (esempio: la ricerca di un percorso alternativo in una rete elettrica in cui si è verificato un guasto)

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Generazione di prodotti

Si tratta dei prodotti finali, i cosiddetti “output” che comprendono:

Interfaccia utente Report Carte Grafici

che potranno essere restituiti sia in formato cartaceo che in formato digitale

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Progettiamo un GIS

Per progettare un GIS è necessario rispettare i seguenti passi:

Definizione delle esigenze Analisi delle funzioni richieste Analisi dei dati necessari Analisi delle esigenze organizzative Redazione di un progetto di massima Redazione del progetto di dettaglio

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Definizione delle esigenze

In questa fase si cerca di formalizzare le esigenze dell’utente in relazione alla gestione delle informazioni georiferite, individuando obiettivi e finalità del sistema che si deve progettare

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Analisi delle funzioni richieste

In questa fase si procede con la descrizione delle funzioni che il sistema deve svolgere

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Analisi dei dati necessari

In questa fase si cerca di valutare modalità e tempi di acquisizione ed integrazione dei dati e di ultimare la valutazione di risorse e costi necessari

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Analisi esigenze organizzativeIn questa fase si cerca di analizzare le esigenze

tecniche e organizzative e valutare l’impatto che il sistema informativo avrà sulle procedure tecnico-amministrative

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Redazione di un progetto di massimaIn questa fase si procede con l’analisi dei costi

e dei benefici che apporterà il sistema, ove ogni voce viene descritta in maniera sommaria

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Redazione di un progetto di dettaglioIn questa fase si offre una descrizione

dettagliata del progetto in termini di costi, tempi e attività, offrendo varie possibilità di scelta nella gestione del progetto stesso

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Possibili applicazioni dei GIS

Pianificazione territoriale Gestione di reti tecnologiche Monitoraggio ambientale Salvaguardia dei beni culturali Simulazione del traffico Piani di disinquinamento Cartografie tematiche Cartografie geologiche Cartografie sismiche Cartografie di uso del suolo Piani regolatori urbanistici

Gestione di pratiche catastali Studi di impatto ambientale Gestione del patrimonio edilizio Controllo della produzione

agricola Marketing territoriale Analisi socio-economiche Analisi della domanda dei servizi Ottimizzazione trasporti Studio di percorsi turistici .......