lezione 5.2 – cenni gis - Università degli Studi di Milano

CORSO LAUREA MAGISTRALE IN
SCIENZE DELLA PRODUZIONE ANIMALE
Sistemi innovativi in zootecnia
Supporti avanzati per la gestione
dell’allevamento
(corso SUPAG)
Massimo Lazzari
Dipartimento di Scienze e tecnologie
Veterinarie per la Sicurezza Alimentare
Università degli Studi di Milano
CORSO LAUREA MAGISTRALE IN SCIENZE DELLA
PRODUZIONE ANIMALE
“Caratteristiche generali della
tecnologia GIS”
Dott.ssa Sigura Maurizia
[email protected]
CONTENUTI DELL’INTERVENTO:
definizione di GIS
perché usare i GIS
principali caratteristiche
principali funzioni di analisi
Cos’è un Sistema Informativo Geografico?
“Sistema composto da hardware, software e procedure
designate ad effettuare la registrazione, gestione ,
trattamento, analisi dei dati spaziali per risolvere problemi
complessi di gestione e pianificazione (FICC 1988)”
INSIEME DI SOTTOSISTEMI CORRELATI
sottosistema elaborazione e analisi dei dati
(hardware, software, dati)
sottosistema utenti dell’informazione
(chi, con quali obiettivi, come interagisce)
sottosistema gestione
(il ruolo del GIS nell’organizzazione che lo usa, scelta
operatori, interazione operatori ed organizzazione)
GIS ed altre tecnologie
Cartografia numerica
Remote
sensing
GIS
CAD
Database
management
Perché usare il GIS?
DAL MONDO REALE AL GIS
REALTA’
Modello
del mondo
reale
Modello
dati
Cartografia
Basi di
dati
Statistiche
FENOMENI:
•proprietà
•connessioni
ENTITA’:
•tipologie
•attributi
•relazioni
OGGETTI:
•tipologie
•attributi
•geometrie
OGGETTI:
•tipologie
•attributi
•geometrie
Simboli
linee
testi
Mondo
reale
Modello del
mondo reale
Modello
dati
Basi di
dati
Mappe
Statistiche
Dato territoriale = Dato spaziale
Componente
GEOMETRICA
Collocazione nello spazio dell’oggetto
punti
linee
aree
(coordinate,geometria, numero segmenti di
una linea..)
Componente
ATTRIBUTO
Descrizione delle caratteristiche
quantitative/qualitative dell’oggetto
(superficie, numero di mappa,..)
Moduli tipici del GIS
Import
data
System
Modelli di rappresentazione dei dati
Modello vettoriale
Modello raster (griglia)
punto
Vettore (segmento di linea)
Linea spezzata
Area/poligono
le primitive geometriche sono descritte a
partire da punti
• punti : descritti da una coppia di
coordinate (x,y) piane,
geografiche
• linee o archi: serie di punti in
sequenza ordinata
• aree o poligoni: serie di punti in
sequenza ordinata che si chiude sul
punto di origine
•
•
•
•
il mondo reale è rappresentato da
celle (pixels)
gli attributi sono assegnati alle
celle
ad ogni cella un solo attributo
(tanti strati quanti sono gli
attributi)
coordinate:
n riga
n colonna
di una griglia riferibile anche a
coordinate geografiche
unità
• punto
• linea
• poligono
posizione
x,y (z)
n (x,y,z)
m (linee)
attributo
più valori
più valori
più valori
• punto(pixel)
• linea
• poligono
riga/colonna
n pixels
m pixels
singolo valore
singolo valore
singolo valore
SISTEMI GESTIONE BASI DI DATI
(DataBase Management Systems - DBMS)
• rappresentano una componente fondamentale di ogni GIS
•utilizzati per organizzare, modificare e reperire i dati di tipo alfanumerico
relativi agli attributi descrittivi degli elementi geometrici rappresentati sulla
carta
•consentono di gestire basi di dati: collezioni di dati correlati e logicamente
coerenti
•il modello relazionale rappresenta i dati come un insieme di relazioni
•una relazione può essere interpretata come una tabella bidimensionale di
valori:
identificativo
comune
tipologia
superficie
1
2
Udine
Grado
urbano
seminativo
27568
12652
ogni riga costituisce un record: insieme di valori correlati ad
una ben definita entità (poligono di uso del suolo)
ogni colonna costituisce una categoria di attributo:identifica
una particolare caratteristica dell’entità descritta (poligono
di uso del suolo) e specifica il tipo di dati che l’attributo
può assumere (n. testo,..)
•per ogni relazione, si può individuare un insieme di uno o più attributi con
la proprietà che due record della relazione non abbiano la stessa
combinazione di valori (identificativo)
•questo insieme è denominato chiave della relazione
identificare ogni record in modo univoco quindi di :
•relazionarlo ad altre basi di dati
•effettuare ricerche relative a quel singolo oggetto
e consente di
Relazione dato geografico dato attributo
•
•
VETTORIALE: entità geografiche con associate tavole con diversi
valori di attributo
RASTER: ad ogni cella viene associato un solo valore d’attributo
attributi diversi saranno
memorizzati sul medesimo layer
o in layers diversi
ES: nel formato raster una zona di bosco non sarà un poligono come nel
formato vettoriale ma un insieme di celle indipendenti ed adiacenti tra
loro aventi tutte l’attributo bosco identificato con un numero
Caratteristiche strutture dati
Modello vettoriale
Modello raster
vantaggi
• ottima rappresentazione grafica
• esplicita topologia
• facile aggiornamento
vantaggi
• utilizzo di dati da satellite digitali
• utilizzo dati variabili in maniera
continua nello spazio (pendenza,
temperatura)
• elaborazioni complesse
(sovrapposizione, incrocio di
carte, applicazione di sistemi di
analisi complessa)
svantaggi
• struttura dati complessa
• limiti nelle sovrappposizioni
• difficoltà simulazioni
svantaggi
• limitata precisione
• limitate possibilità digitalizzazione
• ridondanza di dati
Archiviazione dei dati nel GIS
modello vettoriale di un elemento areale
modello vettoriale di un elemento puntiforme
modello raster di elementi areali
L’archiviazione avviene come
serie di numeri ed il GIS
elabora solo informazioni
numeriche
Dai dati all’informazione
Il GIS fornisce una rappresentazione
numerica del mondo reale
Riconversione in forma leggibile
delle informazioni per rendere
possibile l’interpretazione
come?
SCHEMA LOGICO
CONCETTUALE
SCHEMA LOGICO CONCETTUALE
PROBLEMA
UTENTE
INFORMAZIONE
DATI
FUNZIONI MATEMATICHE
PIÙ O MENO COMPLESSE
previste dalle PROCEDURE
DI ANALISI dei dati
previste dai moduli del GIS
INFORMAZIONE NECESSARIA
ALLA SOLUZIONE DEL PROBLEMA
Informazioni visive
limitate nel tempo
Modifica permanente del
dato
Funzioni di interrogazione
•
•
•
funzione che consente di identificare e vedere dati geografici o
attributi specifici
rivolta alla base dati geografica : che cosa c’è in quella data
posizione?
rivolta alla base dati degli attributi : dove si trovano queste
caratteristiche?
Query di selezione
a video
Query complesse con operatori di
tipo :
•logico (and, or,..)
•geografico (area, perimetro,
intersezione, contenimento,..)
•matematico (somma, > a, < a, = a)
Dai dati geografici agli attributi
Coincidenza spaziale per diversi temi
Dagli attributi ai dati geografici
Identificazione degli elementi con stesso attributo:
suoli argillosi nel comune di Moruzzo
Funzioni di overlay
Gli elementi geografici ed i valori di attributo
ad essi associati sono rappresentati da strati
monotematici
LAYERS
Esempio di overlay (dati raster)
Es: ricerca di aree con caratteristiche idonee
all’espansione urbana
Overlay logico
prevede l’utilizzo di operatori di
tipo booleano:
AND produce l’intersezione
degli elementi (area comune)
OR rileva l’unione di elementi
(insieme delle estensioni)
Pendenze <10%
Tipologia geologica A
Aree idonee all’espansione urbana
Overlay matematico
l’overlay non è la semplice sovrapposizione degli strati, ma
implica l’utilizzo di strumenti di tipo matematico che
consentono operazioni tra coppie di pixel appartenenti ad
immagini diverse
opzioni:
• somma
val img 1+val img 2
• sottrazione
val img 1- val img 2
• moltiplicazione
val img 1x val img 2
• cover
img 1 copre img 2 salvo =0
vogliamo trovare le aree residenziali sorte su suolo ghiaioso che
possono presentare alti livelli di radon
Carta dei suoli
Overlay carta suoli x carta uso suolo
1x1 = 1 ghiaioso+urbano
Carta aree urbane
1x0= 0 ghiaioso non urbano
2x1=2 argilloso urbano
2x0=0 argilloso non urbano
1
1
2
1
3
0
Funzioni buffer
• Consente analisi di prossimità, quali elementi sono presenti
entro una certa distanza da un elemento dato
• creazione di una nuova area ad una distanza definita
• aree di rispetto
• per analisi in cui la distanza è un criterio di selezione
Esempio: espansione edilizia, rischio esondazione
aree protette
Creazione di carte tematiche
Utilizzo dell’Ortofotocarta come
base per il rilievo dell’uso del
suolo
Carta dell’uso del suolo ottenuta dall’interpretazione
a video dell’Ortofotocarta utilizzata come base per
l’analisi dell’impatto delle politiche di sviluppo
agricolo sulla complessità del paesaggio
Output cartografico:
Strumenti per la realizzazione cartografia
L’analisi delle problematiche ambientali
2 componenti principali
STRUMENTI GIS
Principali caratteristiche
DATI TERRITORIALI
Principali caratteristiche
alcune funzioni
Banche dati cartografiche