ECDL GIS PDF Cosa sono i GIS? Che forma ha la Terra? generare un sistema di riferimento, o DATUM. Sistema di riferimento PLANIMETRICO. COORDINATE SU SUPPORTO CURVO. COORDINATE SU SUPPORTO PIANO O COORDINATE PIANE. METODI GEOMETRICI: proiezioni prospettiche. PROIEZIONI DI SVILUPPO
Cosa sono i GIS?
Geographic Information System in realtà è la stessa cosa del SIT (Sistema informativo territoriale) – usato solo in Italia ed inventato dagli architetti ma in realtà sono la stessa cosa.
Il GIS associa a delle info di tipo cartografico delle info in più che normalmente sulla carta non esistono.
DSS (decision support system) lo scopo del GIS è quello di essere un sistema di supporto alle decisioni, non serve solo a cartografare. Geographics sta per georeferenziato, cioè un sistema dati collocato nello spazio.
Information sta per nuova informazione. System inteso come sistema ovvero interazione tra uomo e macchina. Associano una componente geografica (il disegno) ad una descrittiva (una serie di informazioni che inserisco ad una serie di tabelle), è la loro interazione che dà vita alla tecnologia GIS. Nella definizione completa di GIS la componente informatica non esiste. Il GIS tratta il mondo reale sottoforma di strati informativi diversi: layer. È diverso però dal layer di Autocad. È una categorizzazione del mondo reale.
Gli ambiti di utilizzo sono molteplici. Possiamo realizzare cartografie tematiche, analisi geo ambientali, reti tecnologiche, geomarketing, InfoMobilità, etc.
WEBGIS: condivisione dei dati su internet. Oggi non ha più senso parlare di webgis, con l’avvento del cloud anche i GIS si sono spostati nel cloud, le mappe possono essere messe in rete senza avere alcuna conoscenza di informatica pura.
GIS e GPS:
FORMA DELLA TERRA
Raggio equatoriale (a) km 6378,4
Raggio Polare (b) km 6356,9
Differenza (a-b) km 21.5
Schiacciamento (alfa= [a-b]/a)
Che forma ha la Terra? È un GEOIDE, ovvero un oggetto a forma di Terra. È una superficie equipotenziale del campo gravitazionale terrestre. È un modello fisico gravitazionale dove ogni punto ha la stessa forza di gravità. Ciò genera una superficie che è l’inviluppo dei mari supponendoli in quiete (no onde, no maree). Passa sotto le montagne e sopra gli oceani ad un livello coincidente con il livello medio del mare. È un modello sperimentale, non esiste un unico modello di geoide anche perché dipende dal campo gravitazionale che scelgo. Approssima meglio di ogni altra superficie la realtà ma non è adatta come superficie per la cartografia per due motivi: è troppo irregolare e il dato che noi abbiamo è un dato misurato, sperimentale (non risulta da un calcolo e si aggiorna continuamente).
A scopo cartografico si utilizza un oggetto più regolare che ha un’equazione, e quindi è calcolabile in ogni suo punto, ovvero l’ELLISSOIDE. È la forma geometrica che più si avvicina al geoide, ha un’equazione relativamente semplice ed è quello che meglio rappresenta per scopi cartografici la superficie del nostro pianeta. Rispetto al geoide c’è una differenza.
4 TIPOLOGIE DI CARTOGRAFIA:
ELLISSOIDE LOCALE: esistono anche tanti modelli di ellissoide. Per gli scopi cartografici bisogna fare in modo di posizionarlo in modo tale che ci sia tangenza tra ellissoide e geoide nel punto che io voglio cartografare. Nel punto in cui genero questa tangenza genero due linee perpendicolari: una verticale geoidica (perché è
una sup a equipotenziale e quindi la misuro con la verticale del filo a piombo, non è detto che l’angolo a dx e sn sia di 90 gradi) e una normale all’ellissoide. Se hanno una deviazione alla verticale pari a zero: ELLISSOIDE LOCALE CON ORIENTAMENTO FORTE. Nel test possibilmente utilizza il termine normale come sinonimo di verticale.
La cartografia prodotta potrò utilizzare la cartografia, estremamente precisa, per una porzione di territorio piccola (chiamato campo di validità).
Posso allora decidere che la tangenza non mi interessa poi tanto, cioè non garantisco il punto di tangenza e quindi il fatto che la deviazione è zero ma circa zero così posso aumentare il campo di validità: ELLISSOIDE LOCALE CON ORIENTAMENTO DEBOLE. In questo modo diminuisce la precisione (in parole povere aumenta l’errore) e aumento la porzione di territorio cartografabile. Questi sono ellissoidi locali, porzioni territorio più piccole.
Se ho necessità di cartografare tutto il pianeta, tutto insieme: prendo un ellissoide e invece di posizionarlo in un determinato punto e avere una tangenza, faccio in modo che coincidano i due centri geometrici (dell’ellissoide e del geoide). In questo punto non garantisco mai in un nessun punto del globo la tangenza (questo non vuol dire che in qualche punto non ci sia), la deviazione non sarà mai uguale a zero, ma il vantaggio è quello di avere una cartografia unica per tutto il globo, lo svantaggio è che la precisione è ancora minore: ELLISOIDE DI TIPO GLOBALE O GEOCENTRICO.
La scelta dei tre orientamenti dipende dal lavoro che devo fare.
Il quarto caso è un caso limite: cioè ad un certo punto decido di cambiare il modello, non uso l’ellissoide ma LA SFERA e applico la regola dell’orientamento forte: garantisco la tangenza in un punto, faccio in modo che la deviazione sia uguale a zero. Così facendo una cartografia di un’estrema precisione ma avrà un campo di validità estremamente ridotto (circa 100 km). Le cartografie catastali non lavorano su delle ellissi ma su sfere, per tracciare dei confini devo essere estremamente preciso. Il catasto utilizza tante sfere infatti per essere preciso ovunque.
Per generare un sistema di riferimento, o DATUM, abbiamo bisogno di tre oggetti:
• un ellissoide (definito univocamente dai suoi due semiassi o da un semiasse e il suo schiacciamento – possiamo avere tanti ellissoidi al variare di questi parametri che lo definiscono)
• l’orientamento dell’ellissoide rispetto alla Terra (locale forte, locale debole, geocentrico o sfera)
• rete compensata di punti
Dopo aver orientalo l’ellissoide, devo stabilire il punto di tangenza da cui faccio partire sulle tre dimensioni i parametri fondamentali degli ellissoidi (punto 0,0,0) chiamato PUNTO DI EMANAZIONE.
La rete compensata di punti è la materializzazione del sistema di riferimento per esigenze topografiche e cartografiche. Si tratta di posizionare nel territorio (fisicamente!!) delle placchette generalmente metalliche in luoghi remoti per conoscere le coordinate. Cioè diventano dei punti a coordinate note che mi permettono di misurare gli altri punti (esempio delle cattedre 1,1 e 2,2). Servono anche a correggere i sistemi di riferimento nel tempo visto che ci muoviamo per la tettonica delle placche, ogni tot anni si va a calcolare la coordinata del punto originale e quella attuale. Si vede lo spostamento e si aggiornano tutte le coordinate.
Sistema di riferimento PLANIMETRICO. Stiamo ignorando le quote. I parametri fondamentali sono:
- ellissoide di rotazione
- punto di emanazione (orientamento dell’ellissoide)
- deviazione della verticale (orientamento dell’ellissoide)
questo sistema di riferimento è in gradi di gestire coordinate x,y non tiene conto della quota. Stiamo rappresentando qualcosa a tre dimensioni su due. La terza dimensiona la gestisco con un sistema di riferimento a parte che gestisce soltanto le quote: Sistema di riferimento ALTIMETRICO.
Per gestire un sr altimetrico ho bisogno di:
- origine “zero” (parallelo del punto di emanazione) delle quote (collegata a un mareografo (metri sul livello del mare) [orientamento]
- rete altimetrica (di livellazione) associata al datum, che “porti” le quote su tutto il territorio [rete orientata di punti]
- un modello di geoide (l’irregolarità del geoide è dovuta al fatto che la sup equipotenziale mi da le quote, l’ellissoide è invece una sup piatta)
o modelli globali approssimati su tutta la Terra
o modelli locali più accurati validi localmente
Come calcolo le quote? Vedi SLIDE ondulazione geoidica: altezza ellissoidica meno altezza ortometrica.
Altezza ortometrica (dalla quota reale al geoide)
Altezza ellissoica (altezza totale)
Ondulazione geoidica (tra geoide ed ellissoide)
COORDINATE SU SUPPORTO CURVO:
Equatore: circonferenza massima equidistante dai poli. Piano perpendicolare all’asse e passante per il centro della Terra.
Paralleli () e Meridiani (perpendicolari ai paralleli e all’equatore che contengono al loro interno l’asse di rotazione, meridiano 0 di Greenwich e antimeridiano linea del cambiamento di data -cioè cambia il giorno, è un punto in mezzo al mare cioè al nulla-).
Questi piani ci servono per definire le coordinate su un supporto curvo. Queste coordinate vengono gestite come angoli. Generiamo i 4 quadranti (superfici curve) partendo dall’origine. L’origine è data dall’intersezione tra la circonferenza massimo (equatore) e il meridiano fondamentale (Greenwich).
LATITUDINE partendo dall’equatore verso nord o sud (0-90°) – asse y - distanza angolare tra un punto P sulla Terra e l’equatore misurata lungo il meridiano che passa per il punto.
LONGITUDINE partendo da greenwich verso est ed ovest (0-180°) – asse x – distanza angolare tra un punto P dal meridiano fondamentale misurata sull’arco di parallelo che passa per il punto.
Occhio alle domande sulla definizione di long e latitudine.
Esempio: Napoli 41, 14 (41 gradi dall’equatore e circa 14 gradi da Greenwich).
Latitudine e longitudine ci servono per calcolare qualsiasi tipo di coordinata angolare a prescindere dalla superficie di riferimento. Definiscono la direzione della normale alla superficie di riferimento passante per il punto. A seconda della superficie di riferimento variano quindi le coordinate e prendono nomi diversi: coordinate sferiche, ellissoidiche, geocentriche (tutte e tre calcolabili); coordinate geoidiche e astronomiche (posso misurarle, non calcolarle).
COORDINATE SU SUPPORTO PIANO O COORDINATE PIANE
Esistono coordinate espresse attraverso unità di misure lineari, per noi più comode. Utilizziamo la coordinata piana per rappresentare un punto che è nello spazio ma che in realtà si trova su superficie curva. Dobbiamo quindi passare da un supporto curvo a un supporto piano. Nel passaggio da angoli a metri genero necessariamente quelli che si chiamano errori di deformazione. Sono inevitabili.
Per fare questo passaggio faccio un’operazione di PROIEZIONE, utilizzo divere tipologie di proiezione con lo scopo di minimizzare l’errore. Genero due grosse famiglie di classificazione.
- Proiezione degli oggetti in funzione della proprietà fisica che voglio conservare.
- Proiezione degli oggetti in funzione del metodo geometrico che vado ad utilizzare.
PROPRIETA’ FISICHE: scelgo una proprietà fisica che tra la realtà e il mondo cartografico rimane uguale. L’errore verrà spostato su altre proprietà. Abbiamo 3 famiglie:
- Proiezioni conformi o isodone (stesso angolo) – gli oggetti che voglio rappresentare rispetto a quelli reali devono avere gli stessi angoli (mantenimento dell’angolo retto della cattedra ad esempio). Meridiani e paralleli rimangono retti come nella realtà. L’errore viene spostato sulle aree e sulle distanze.
- Proiezioni equivalenti – tipologie di carte dove la proprietà fisica che si conserva è il valore della proprietà fisica dell’area (sup della Campania). L’errore si troverà negli angoli e nella forma.
- Proiezioni equidistanti - il rapporto tra la distanza reale e la dist sulla carta è conservato. L’errore sarà generato su angoli ed aree. Le distanze non possono essere conservate all’infinito e in tutte le dimensioni, dipenderà da come ho orientato l’ellissoide. È la proprietà fisica un po' più debole perche dipende dalla direzione.
METODI GEOMETRICI: proiezioni prospettiche.
Sono realizzate tramite prospettiva partendo da un centro di proiezione su di un piano (chiamata quadro). Vengono distinte in funzione di come posizioniamo il piano rispetto all’oggetto e in funzione della distanza che c’è tra l’oggetto e il piano.
In base alla distanza tra punto di fuga (o centro di direzione) e piano.
- Proiezioni gnomoniche: punto di proiezione posto al centro della Terra.
- Proiezioni stereografiche: Punto di fuga sulla sup opposta
- Proiezioni scenografiche: Punto di fuga in un punto intermedio tra il centro della terra e il punto opposto
- Proiezioni ortografiche: Il centro di proiezione è posto in un punto all’infinito.
La rappresentazione dell’oggetto a seconda di dove metto il punto di vista genererà forme diverse.
In base alla posizione del quadro (piano):
- Proiezioni prospettiche polari: che possono essere gnomoniche, ortografiche, ecc a seconda di dove posiziono il piano.
- Proiezioni meridiane: Piano tangente all’equatore. Che a loro volta possono essere gnomoniche, ecc.
- Proiezione azimutale: piano tangente in una posizione intermedia tra polare e meridiana. Anche in questo caso possono essere scenografiche, gnomonica, ortografica, etc.
PROIEZIONI DI SVILUPPO (tipo di proiezione geometrica): invece del piano di proiezione, il punto viene proiettato il un altro solido di rotazione (cilindro o cono solitamente) che poi viene “srotolato”.
- Proiezioni cilindriche dirette: l’asse di rotazione terrestre coincide con l’asse di rotazione del cilindro. L’asse di rotazione del cilindro è normale o perpendicolare al piano equatoriale. Le cartografie realizzate con questo metodo saranno particolarmente accurate sulle fasce equatoriali, le deformazioni aumentano man mano che mi sposto verso i poli.
- Proiezioni cilindriche inverse: l’asse del cilindro giace sul piano equatoriale, è parallelo al piano equatoriale (in realtà è all’interno). Avremo cartografie precise per spicchi di meridiani, perdo le porzioni di longitudine laterale.
- Proiezioni cilindrica obliqua: l’asse di rotazione non coincide ne con l’asse di rotazione terrestre ne con quello equatoriale.
- Proiezioni coniche: conica diretta se gli assi di rotazione coincidono, conica inversa se i due assi sono perpendicolari, obliqua se mi trovo in una via di mezzo.
Differenza tra cilindrica e conica diretta: la prima sarà precisa sull’equatore, la conica sarà più precisa alle medie latitudini.
ECDL GIS PDF Cosa sono i GIS? Che forma ha la Terra? generare un sistema di riferimento, o DATUM. Sistema di riferimento PLANIMETRICO. COORDINATE SU SUPPORTO CURVO. COORDINATE SU SUPPORTO PIANO O COORDINATE PIANE. METODI GEOMETRICI: proiezioni prospettiche. PROIEZIONI DI SVILUPPO
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