GIS, sistema per la gestione dei dati geografici

GIS è l’acronimo di Geographical Information System e rappresenta un sistema informatico che consente la gestione dei dati geografici. Geographical indica che il sistema acquisisce, memorizza e consente l’analisi di informazioni geografici sul territorio, Information denota che i GIS offrono informazioni in varie forme (mappe, immagini, tabelle, incroci, ecc.), infine System indica che un GIS è un sistema fatto da diversi elementi hardware, software, dati geografici, risorse umane, ecc. La peculiarità di un sistema GIS è quella di introdurre la dimensione dello spazio in un database tradizionale.

Un GIS e la sua struttura interna con sei livelli

La struttura di un GIS può essere suddivisa in sei componenti:

  1. Organizzazione, un GIS deve poter contenere una grande quantità di dati quindi occorre un’ottima organizzazione di tutte le informazioni memorizzate in modo da poterle utilizzare in modo efficiente. Le tipologie di informazioni contenute in un GIS possono essere principalmente di 2 tipi: Spaziale (geografico) e Alfanumerico (attributi). Le informazioni sono memorizzate attraverso oggetti grafici elementari detti features, ognuno dei quali ha delle informazioni alfanumeriche associate (ad esempio edificio 11, via, numero civico, ecc.).
  2. Visualizzazione, uno degli obiettivi di un GIS è quello di far visualizzazione informazioni in maniera migliore presentando graficamente le informazioni in esso memorizzate creando delle mappe.
  3. Struttura mappa GISInterrogazione, un utente deve avere la possibilità di cercare delle informazioni contenute in un GIS. Le richieste che un utente può effettuare ad un GIS possono essere di tre tipi:
    • Interrogazione degli attributi: si richiedono le informazioni di una feature memorizzata;
    • Interrogazione spaziale: si tratta di informazioni su punti geografici dove si verificano determinate condizioni;
    • Interrogazione topologica: domande su distanza, adiacenza, orientamento, contenimento, ecc.
  4. Combinazione, uno dei principali obiettivi di un GIS è quello di combinare informazioni provenienti da fonti diverse in modo da poter visualizzare correlazioni e dati correlati dalla loro unione. Esempi di combinazioni in un GIS sono la sovrapposizione di mappe del catasto con le vedute aeree in modo da rilevare abusi edilizi o la sovrapposizione della mappa di una città con la mappa della sua rete idrica.
  5. Analisi, consente di poter ottenere informazioni dai dati grezzi inseriti in un GIS con l’aiuto di strumenti statistici e di modellazione. Ad esempio, data una mappa di una città calcolare il volume occupato dagli edifici.
  6. Predizione, si tratta della componente più avanzata di un GIS e consente di fare previsioni evolutive sul futuro in base ai dati calcolati dal GIS. Questo servizio è fondamentale per la pianificazione territoriale, urbanistica, ecc.

Gli ambienti più vicini ai GIS sono il CAD, strumenti computerizzati di supporto al disegno tecnico, e l’Image Processing, strumenti di visualizzazione, gestione ed elaborazione di immagini raster (matrice o grigliato di pixel).

Struttura mappa GIS

I dati memorizzati all’interno di un GIS per essere organizzati e memorizzati prendono il nome di oggetti ed hanno diverse caratteristiche che lo contraddistinguono:

  1. Tipo;
  2. Attributi;
  3. Relazioni Spaziali;
  4. Geometria;
  5. Qualità del dato.

Gli elementi all’interno di un GIS sono rappresentati come delle figure geometriche, gli oggetti base in un GIS sono:

  1. Punto: l’oggetto punto è un’entità adimensionale che codifica la posizione geografica di un fenomeno. Possono esserci diversi tipi di punti, tra questi il punto entità, che identifica la localizzazione di un fenomeno nello spazio senza tenere conto dell’eventuale forma o dimensione del fenomeno. Un esempio di un punto in una mappa può essere la posizione di un negozio o di una città.
  2. Arco: l’oggetto arco o linea è un’entità unidimensionale che ha la capacità di rappresentare un fenomeno reale evidenziandone la posizione, la direzione e la lunghezza di una sequenza ordinata di vertici. Se nell’arco è presente un ordine, il primo nodo è detto nodo iniziale, l’ultimo è detto nodo finale. Esempi di linee possono essere le strade, i fiumi, i confini, ecc.
  3. Anello: si tratta di uno o più archi che costituiscono un anello chiuso di nodi.
  4. Poligono: l’oggetto poligono o area è un’entità bidimensionale che ha la capacità di rappresentare un fenomeno reale evidenziandone la posizione, la morfologia e la superficie. Si tratta di uno o più anelli che delimitano un’area chiusa. Se è presente un solo anello viene detto semplice, invece se sono presenti più anelli è detto complesso e il primo anello viene chiamato esterno, gli altri sono detti interni. Questo oggetto viene spesso usato per rappresentare la superficie dei comuni, dei quartieri e regioni.

Mappa Georeferenziazione

Le rappresentazioni della Terra: geoide, ellissoide, DATUM e UTM

Si parla di georeferenziazione quando si vuole localizzare, riprodurre nelle corrette proporzioni e relazioni spaziali corrette un punto nello spazio reale. Le tecniche di georeferenziazione possono essere continue in cui per determinare la posizione di un fenomeno si prende come riferimento la terra, oppure discrete in cui viene preso come riferimento un oggetto territoriale di riferimento. Esistono diversi modelli della terra, tra questi la versione della “terra piatta” in cui la superficie della terra viene rappresentata con un piano orizzontale (vanno bene per mappe non superiori ai 2/3 km e pianeggianti), oppure il modello della “terra curva” che tiene conto della curvatura della superficie terrestre. Nel secondo caso, bisogna scegliere se rappresentare la terra come un ellissoide/sferoide generando la mappa facendo ruotare un ellisse attorno al suo asso minore rappresentando lo schiacciamento ai poli e il rigonfiamento all’equatore ma senza tenere conto della delle irregolarità della superficie. L’altro metodo per rappresentare in modo curvo la terra è quella di utilizzare un geoide generato dalla superficie perpendicolare alla direzione della forza di gravità in ogni punto della Terra, questa tecnica tiene conto delle irregolarità locali della superficie terrestre.
I moderni sistemi di coordinate utilizzando il DATUM geodetico che adatta localmente la superficie dell’ellissoide a quella del geoide.

Ellissoide e Geodie

Ogni paese ha definito un proprio DATUM al fine di approssimare al meglio la superficie terrestre all’interno della propria area di interesse (ad esempio NAD27 è per North American Datum 1927, ED50 per European Datum 1950). Con la diffusione dei sistemi GPS hanno portato alla definizione di DATUM globali che cercano di minimizzare gli errori in modo globale, tra questi vi è il WGS84 World Geodetic System 1984.
Con i DATUM viene generata un griglia immaginaria sulla terra che rappresentano i paralleli (da nord a sud) e i meridiani (da est a ovest). Ogni punto sulla superficie della terra viene espresso in gradi, minuti e secondi di latitudine e longitudine. Ad esempio la posizione di Napoli è 40° 51’’ 46,,80’’’’ NORD 14° 16’’ 36,,12’’’’ EST.

Latitudine e langitudine

UTM, acronimo di Universale Trasversa di Mercatore, è una proiezione su un piano orizzontale della superficie terrestre. Il piano viene suddiviso in una griglia che con l’aiuto di un piano cartesiano inserisce la latitudine e la longitudine. Ogni cella in questo sistema di rappresentazione della Terra, ha una deformazione crescente verso i lati di ogni elemento della griglia rendendone difficile l’accostamento con le altre celle.

UTM

Photo Credit: AlternativaSostenibile, NationalGeographic e Archeogr Unisi.
cinesat,
SettoreZero e
Polimi.

Pubblicato in Sistemi Informativi Taggato con: , , , , , ,
One comment on “GIS, sistema per la gestione dei dati geografici
  1. Riccardo scrive:

    Bell’articolo grazie per il lavoro che fai. Interessante.

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *

*