Corso su Open Data, Data Visualization e Infodesign

Modulo 8: Introduzione al web­mapping

Il docente

Francesco Geri

Dottorato di Ricerca in Scienze e Tecnologie Applicate all'Ambiente.  Specialista  nei  Sistemi  Informativi Territoriali,  analista  GIS  e  esperto  nella  redazione di  cartografie  tematiche,  con  esperienza  nella gestione di database geografici. Docente universitario di  Laboratorio  di  Cartografia  Tematica,  Sistemi Informativi e Basi di Dati ed Ecologia del Paesaggio all'Università di Siena. Esperto sviluppatore web, in particolare  specialista  nella  programmazione  di piattaforme  Web­GIS  e  nello  sviluppo  di  applicativi gestionali complessi. 

Presentazione

Cartografia: concetti generaliIntroduzione

ComunicazioneComunicazione

La cartografia è l'insieme di conoscenze scientifiche, tecniche e artistiche finalizzate alla rappresentazione simbolica ma veritiera di informazioni geografiche - o statistiche, demografiche, economiche, politiche, culturali, comunque in relazione al luogo geografico nel quale si realizzano - su supporti piani (carte geografiche) o sferici (globi).

La cartografia è l'insieme di conoscenze scientifiche, tecniche e artistiche finalizzate alla rappresentazione simbolica ma veritiera di informazioni geografiche - o statistiche, demografiche, economiche, politiche, culturali, comunque in relazione al luogo geografico nel quale si realizzano - su supporti piani (carte geografiche) o sferici (globi).

NumeriNumeri

LinguaggioLinguaggio

GraficaGrafica

La cartografia è una branca della geografia ed è la scienza che studia il modo di rappresentare entità spaziali (geografiche) poste sulla superficie terrestre. Lo scopo della cartografia è di COMUNICARE INFORMAZIONI SUL TERRITORIO.

La cartografia è una branca della geografia ed è la scienza che studia il modo di rappresentare entità spaziali (geografiche) poste sulla superficie terrestre. Lo scopo della cartografia è di COMUNICARE INFORMAZIONI SUL TERRITORIO.

Cartografia: concetti generaliIntroduzione

The map is a model of spatial phenomena,not a miniature of reality

The map is a model of spatial phenomena,not a miniature of reality

ClassificazioneClassificazione

ClusteringClustering

SemplificazioneSemplificazione

Introduzione

Cartografia: concetti generali

1933

Introduzione

Cartografia: concetti generali

1960

Introduzione

Cartografia: concetti generali

Introduzione

Cartografia: concetti generali

Values

High suitability

Low suitability

Introduzione

SISTEMI INFORMATIVI GEOGRAFICI

Introduzione

SISTEMI INFORMATIVI GEOGRAFICI

GIS system contains algorithms and modules specifically designed to:

­ Organize geographic data within appropriate reference system

­ Selectively query data and aggregate them for multiple goals

­ Count and measure both individual objects and collections of object

­ Classify objects based on user specified properties

­ Overlay related thematic map data

­ Capacity to combine these individual techniques into order of sequences of operation (model builder)

(Demers, 2009)

Sistemi di riferimento

Componenti di un GIS

• Database spaziale o Geodatabase

• Sistema di visualizzazione

• Sistema di acquisizione (digitalizzazione)

• Sistema di analisi geografica (geoprocessing)

Introduzione

SISTEMI INFORMATIVI GEOGRAFICI

Introduzione

I DATI GEOGRAFICI

Dato o Informazione?

Dato geografico: qualunque tipo di dato GEOREFERENZIATO (o GEOLOCALIZZATO....o GEORIFERITO....o SPAZIALIZZATO ecc. ecc.)

Una coppia di coordinate è un'informazione?

No.

Ma se a questa coppia di coordinate è associato uno o più dati quantitativi o qualitativi diventa INFORMAZIONE

Introduzione

GEOREFERENZIAZIONE

GEOREFERENZIAZIONE

processo attraverso il quale un oggetto viene posizionato su una carta secondo un sistema diriferimento geografico.

GIS

Tipi di dati geografici

vector raster

Utilizza forme geometriche di base, come punti, linee o poligoni per rappresentare gli oggetti. Possiede componenti geometrica, topologica o di attribuzione

Utilizza la primitiva geometrica del pixel (o cella) all’interno di una griglia regolare di elementi,  in cui l’elemento base, la cella o pixel, assume un valore relativo al tema trattato. 

Sistemi di riferimento

PRIMA DI TUTTO....DI COSA STIAMO PARLANDO?

Un sistema di riferimento geografico è un sistema per descrivere numericamente lo spazio fissando delle funzioni che associano ad i punti situati nello spazio dei numeri reali che ne caratterizzano la posizione. 

Il sistema di riferimento tradizionalmente rappresenta una superficie che, localmente, approssima in maniera opportuna la superficie terrestre.

Sistemi di riferimento

Il GEOIDE

Il geoide rappresenta la superficie che meglio approssima la forma della terra poiché tiene conto dell’azione combinata della rotazione terrestre attorno al proprio asse e della distribuzione disomogenea delle masse;  rappresenta una superficie equipotenziale del campo di gravità.

Non è trattabile geometricamente

Sistemi di riferimento

ELLISSOIDE DI ROTAZIONE

L'ellissoide di rotazione è un solido generato dalla rotazione di un ellisse attorno al semiasse minore, esso risulta essere una superficie matematicamente definibile rispetto alla quale possono essere determinate le posizioni dei punti.

Sistemi di riferimento

COORDINATE GEOGRAFICHE

Il Reticolato geografico è una rete di linee immaginarie che permette di definire la posizione dei punti ed aree della superficie dell’ellissoide di riferimento, consistente in un fascio di linee di direzione nord­sud congiungenti i Poli (i meridiani) ed una serie di linee parallele di direzione est­ovest (i paralleli).

Sistemi di riferimento

COORDINATE GEOGRAFICHE

La Latitudine di un punto sulla Terra è l’angolo formato dalla normale all’ellissoide passante per il punto P e il piano contenente l’equatore dell’ellissoide considerato. La Longitudine è la distanza angolare di un punto da un determinato meridiano, misurata sull’arco di parallelo che passa per quel punto.

Y

X

Z

P

Parallelo

Meridiano

Normale

λ

ϕ

Sistemi di riferimento

Ok. Ma.....tra la superficie terrestre e l'ellissoide (uno tra gli innumerevoli ellissoidi che si possono scegliere) ci sarà sempre uno scostamento, che varia a seconda della zona geografica che si vuole rappresentare e l'ellissoide scelto.

Sistemi di riferimento

E quindi....

A CIASCUNO IL SUO....

Sistemi di riferimento

DATUM

Il DATUM definisce i parametri dell’ellissoide, ovvero:• Dimensioni del semiasse maggiore• Dimensioni del semiasse minore• Schiacciamento polare• Orientamento rispetto al geoide • Azimut dell’ellissoide (angolo tra la tangente a una curva passante per il punto di emanazione e la tangente al meridiano di riferimento). 

La scelta di un DATUM è FONDAMENTALE per il calcolo delle coordinate geografiche ed è ERRATO parlare di latitudine e longitudine senza aver prima definito il DATUM.

Sistemi di riferimento

NON FINISCE QUI....

Per realizzare delle mappe occorre convertire una superficie sferica su un piano. E siccome è impossibile rappresentare su un piano una sfera o un ellissoide è necessario applicare delle metodologie geometriche che minimizzino le deformazioni geometriche, inevitabili quando si costruiscono delle approssimazioni.

PROIEZIONI GEOGRAFICHE

Sistemi di riferimento

Proiezioni prospettiche: si proietta una superficie in un piano tangente all’ellissoide.

Proiezioni prospettiche: si proietta una superficie in un piano tangente all’ellissoide.

Proiezioni coniche: proiezione di sviluppo che si realizza avvolgendo l’ellissoide in un cono tangente ad un parallelo.

Proiezioni coniche: proiezione di sviluppo che si realizza avvolgendo l’ellissoide in un cono tangente ad un parallelo.

Proiezioni cilindriche: proiezione di sviluppo che si realizza avvolgendo l’ellissoide in un cilindro tangente all’equatore o ad un meridiano (trasversa).

Proiezioni cilindriche: proiezione di sviluppo che si realizza avvolgendo l’ellissoide in un cilindro tangente all’equatore o ad un meridiano (trasversa).

Sistemi di riferimento

Proiezione Stereografica Conforme Proiezione Stereografica Polare Proiezione cilindrica di Mercatore

Proiezione cilindrica trasversa di Mercatore

Proiezione Equivalente sinusoidale

Proiezione conica di Lambert

Proiezione pseudoconica di Bonne

Proiezione conica equivalente di Albers

Sistemi di riferimento

PRINCIPALI SISTEMI DI PROIEZIONE

Cilindrica Diretta di Mercatore

Cilindrica Inversa di Mercatore

Sistemi di riferimento

SISTEMA UTM

Nella proiezione UTM la Terra viene divisa FUSI di 6° di longitudine (3° ad est e 3° ad ovest del meridiano di tangenza). Intorno al meridiano di tangenza le deformazioni sono minime, e quindi aumentando la latitudine non c’è aumento di distorsione.

Sistemi di riferimento

IN CONCLUSIONE...

Principali sistemi di riferimento usati in Italia:

­ Sistema di coordinate piane GAUSS­BOAGA Roma 40

­ Sistema di coordinate piane UTM Ed50

­ Sistema di coordinate piane UTM Wgs84

­ Sistema di coordinate geografiche Wgs84

I software GIS

commerciali open­source

GIS

Esempio 1:Multi­criteria evaluation

Individuazione siti idonei per la localizzazione di una discarica

Applicazioni GIS

Criteri di localizzazioneApplicazioni GIS

Caratteristica Vincoli Motivazione

StradeTra 100 e 400 metri dalla rete viaria

Lontano dalle strade ma non troppo per limitare i costi di costruzione di nuovi accessi.

Fiumi Oltre 500 metriPer evitare lo scolo diretto nei corsi d'acqua

Uso del suolo

Oltre 600 metri dalle aree residenziali e dalle infrastrutture

Per evitare una collocazione troppo vicina da aree frequentate

Pendenza Acclività non superiore a 12°

Evitare ruscellamento

ScreencastApplicazioni GIS

Video

http://youtu.be/Nlnx4Du07-c

Esempio 2:Analisi di intervisibilità

Analisi dell'impatto sul paesaggio di un'infrastruttura stradale

Applicazioni GIS

Dati necessari

Applicazioni GIS

Dataset

­ DEM

­ Tracciato

­ Rete stradale

­ Script

Focus

La funzione che rappresenta il “cuore” dell'esercizio è l'algoritmo in base al quale è possibile valutare, a partire da un punto di osservazione, tutte le celle della mappa visibili sulla base di un modello digitale del terreno

ScreencastApplicazioni GIS

Video

http://youtu.be/liP7kOB2H-8

Web & GIS: l'evoluzione

­ La tecnologia hardware e software ha accresciuto in modo esponenziale le possibilità e gli ambiti di utilizzo dei sistemi informativi territoriali

­ Database geografici

­ Richiesta crescente di dati

­ Il web come risorsa

­ Evoluzione verso i server GIS e il Web Mapping

WEB­GIS

I sistemi Web­GISWEB­GIS

…e i sistemi DGI(distributed geographic information)

WebGIS: vantaggi

­ Diffusione delle informazioni

­ Informazione centralizzata (aggiornata)

­ Possibilità di “incrociare” diversi provider

­ Possibilità di visualizzare, esplorare, gestire le informazioni attraverso l'utilizzo di un semplice browser web.

­ ….

WEB­GIS

WebGIS: problemi

­ Velocità di trasferimento dati

­ Necessità di standardizzare le informazioni

WEB­GIS

Interoperabilità

InteroperabilitàWEB­GIS

Nei sistemi web­gis (e nei sistemi DGI) i dati vengono richiesti da un client ad un server e viaggiano attraverso un protocollo di comunicazione.

I client devono essere in grado di interpretare correttamente la risposta e quindi i dati devono essere codificati in un formato “comprensibile”

Open Geospatial ConsortiumWEB­GIS

è un'organizzazione internazionale no­profit, basata sul consenso volontario, che si occupa di definire specifiche tecniche per i servizi geospaziali e di localizzazione (location based). OGC è formato da oltre 280 membri (governi, industria privata, università) con l'obiettivo di sviluppare ed implementare standard per il contenuto, i servizi e l'interscambio di dati geografici (GIS ­ Sistema informativo geografico) che siano "aperti ed estensibili". Le specifiche definite da OGC sono pubbliche (PAS) e disponibili gratuitamente.

Open Geospatial ConsortiumWEB­GIS

Gli standard più comuni

WMS ­ Web Map ServiceWFS ­ Web Feature ServiceWCS ­ Web Coverage ServiceGML ­ Geography Markup LanguageKML ­ Keyhole Markup Language

Web Map Service (WMS)WEB­GIS

●Un WMS produce in modo dinamico mappe di dati a partire da informazioni spaziali

●La restituzione è un bitmap (raster)

●Formati : PNG, GIF o JPEG 

Web Feature Service (WFS)WEB­GIS

●Un WMS produce oggetti geografici di tipo vettoriali (features)

●Fornisce i dati in formati standard (shapefile, gml ecc.)

●WFS­T è un tipo particolare di WFS che consente la modifica delle features mediante transazioni

Web Coverage Service (WCS)WEB­GIS

●Un WCS fornisce il supporto per il recupero di dati spaziali di tipo “coverage”

●Il termine “grid coverage” tipicamente si riferisce a contenuti quali immagini satellitari, foto aeree digitali, dati digitali di elevazione, ed altri fenomeni rappresentati attraverso valori in ciascun punto di misura

●permette richieste complesse per questi dati e restituisce i dati con relativa semantica di origine

Geographic markup language (GML)WEB­GIS

●rappresenta l’estensione spaziale di XML (linguaggio standard di markup)

●Rappresenta le informazioni geografiche in formato testuale

●Organizza le informazioni sulla base di “Tag”

Keyhole markup language (KML)WEB­GIS

●Simile al GML (XML), è creato per gestire informazioni geospaziali in 3 dimensioni

●Rappresenta il linguaggio con cui gestisce le informazioni spaziali Google Earth

●Un file KMZ è una versione compressa di un file KML (che può contenere informazioni ulteriori)

Esempi di utilizzoWEB­GIS

Video

http://youtu.be/jwSLL6bGdYg

Struttura di un web­gisWEB­GIS

Strumenti e tecnologieWEB­GIS

server

client

EsempiWEB­GIS

➔Comune di Lastra a Signa – webgis piano strutturale 

➔Anarchive – piattaforma di esplorazione dati naturalistici

➔Comune di Fiano Romano – webgis su base catastale

➔Provincia di Trento – webgis dati storici

Altre soluzioniWEB­GIS

➔Google API

➔Mapbox

➔MangoMap

➔…

Direttiva INSPIRE(2007/2/EC del 14 marzo 2007)

Geodati liberi

La direttiva intende creare, grazie a norme comuni di attuazione integrate da misure comunitarie, una struttura comune che renda l’informazione territoriale dei vari stati compatibile e utilizzabile in un contesto transfrontaliero, in modo da superare i problemi riguardo alla disponibilità, alla qualità, all’organizzazione e all’accessibilità dei dati.

Direttiva INSPIRE(2007/2/EC del 14 marzo 2007)

Aspetti principali:

INSPIRE si basa sulle infrastrutture per l’informazione territoriale create dagli Stati Membri

L’interesse principale della direttiva è rivolto soprattutto alle politiche ambientali comunitarie

La Direttiva mira ad agevolare la ricerca dei dati spaziali attraverso il web

Geodati liberi

Direttiva INSPIRE(2007/2/EC del 14 marzo 2007)

Cosa vuole realizzare: IDT

IDT: il servizio realizzato da componenti di rete, hw, sw e di sistema in grado di offrire agli utenti (uffici della Amministrazione, province, comunità montane, comuni, entità private di vario genere) sia la fornitura di cartografia di base che i servizi sui dati territoriali. La infrastruttura deve essere ingrado di assicurare il flusso dei dati dal produttore, manutentore, custode, all’utilizzatore di servizi e all’utilizzatore di dati.

Geodati liberi

Direttiva INSPIRE(2007/2/EC del 14 marzo 2007)

La motivazione iniziale per creare una infrastruttura di dati territoriale era, ed è tuttora, quella di essere in grado di formulare, attuare e monitorare le politiche ambientali, considerando i costi e i problemi legati agli impatti ambientali transfrontalieri e ai cambiamenti climatici. Questo è particolarmente importante per le attività collegate all’ambiente in temi come la progettazione, il controllo sull’inquinamento, la protezione ambientale e i cambiamenti climatici.

Geodati liberi

Direttiva INSPIRE(2007/2/EC del 14 marzo 2007)

Cosa prevede la Direttiva:

●Metadati

●Interoperabilità

●Dati territoriali

●Servizi di rete (“indispensabili per condividere i dati territoriali tra i vari livelli di amministrazione pubblica della Comunità")

●Accesso e condivisione

Geodati liberi

Geodati liberi

Cosa sono ?

La differenza sostanziale tra:

 ­ Disponibilità dei dati

 ­ Apertura dei dati (Open Data)

Geodati liberi

Cosa vuole dire “open data”?Legge 221/2012 (art.9)

“Agli effetti del presente decreto legislativo si intende per:a) formato dei dati di tipo aperto, un formato di dati reso pubblico, [...];b) dati di tipo aperto, i dati che presentano le seguenti caratteristiche: 

1) sono disponibili secondo i termini di una licenza che ne permetta l'utilizzo da parte di chiunque, anche per finalità commerciali, in formato disaggregato; 

2) sono accessibili attraverso le tecnologie dell'informazione e della comunicazione, ivi comprese le reti telematiche pubbliche e private, in formati aperti ai sensi della lettera a), sono adatti all'utilizzo automatico da parte di programmi per elaboratori e sono provvisti dei relativi metadati; 

3) sono resi disponibili gratuitamente [...]"

Geodati liberi

Licenze “Open”

Licenze più comunemente usate per i Dati Aperti in Italia sono:

­ Creative Commons 0 (CC0) – la licenza no­copyright quindi la licenza open per eccellenza.

­ Creative Commons Attribuzione (CC­BY) – la più diffusa in Italia. Unico vincolo nel riuso è quello di dichiarare la paternità dell’opera.

­ Italian Open Data License 2.0 (IODL 2.0) – la seconda licenza più diffusa in Italia. Molto simile alla CC­BY. 

Geodati liberi

Pubblicazioni dati Open

Devono prevedere:

1. servizi di consultazione e stampa dei dati con strumenti appropriati e licenza open;

2. possibilità di scaricare il dato in formati non proprietari con licenza open;

3. servizi di interoperabilità geografica con licenza open;

4. servizi di Linked Open Data con licenza open. 

Geodati liberi

Perchè dati “Open”?

Chi ci “guadagna”?

Geodati liberi

TUTTI!!!!! (O QUASI)➢Cittadini➢Pubblica Amministrazione➢Sviluppo software➢Professionisti➢Sistema Economico➢Comunità➢...

EsempioGeodati liberi

Voglio aprire un'attività commerciale. Ho necessità di un sito web che riporti la localizzazione dell'attività

EsempioGeodati liberi

Si può fare (ma parzialmente)

Altro EsempioGeodati liberi

Voglio utilizzare le foto aeree fornite dal GeoPortale Nazionale per stampare delle tavole utilizzate in un lavoro professionale

Non è consentito utilizzare le informazioni pubblicate sul Portale a scopo di lucro o di supporto ad attività commerciali. Il Geoportale Nazionale si riserva il diritto di aggiornare e modificare in qualsiasi momento i termini ed i vincoli di utilizzo nel caso in cui gli aggiornamenti e le modifiche siano necessari al fine di rispondere a modifiche legislative o regolamentari.

Ma è il ministero dell'ambiente ??????Italiano ?????

Siamo sicuri....Geodati liberi

Che tutto questo sia legittimo?

Di chi è quest'immagine?

Geodati liberi

Della provincia?Del comune?Della società che ha scattato la foto?…O è mia?

Geodati liberi

I dati geografici prodotti o acquistati da enti pubblici sono stati pagati con soldi pubblici (le nostre tasse!!!) e devono essere di pubblico dominio.

Per questo motivo crediamo che sia giusto poterne disporre liberamente e senza limitazioni per attività pubbliche, professionali e private.

Opinione

Geodati liberi

Il professionista può concentrarsi sul lavoro e non perdere tempo a recuperare dati che altre 1000 volte sono stati recuperati

Se ci sono dati lo sviluppo è fertile (aziende come Google, Intergraph, ESRI sono nate grazie a dati pubblici)

Condivisione, crescita e test.

Se i dati sono aperti...

Geodati liberi

Lo sviluppo è rallentato o arrestato, molti servizi non possono essere forniti:

1)Routing2)Geocoding3)Geomaketing4)…

Spreco di tempo e risorse

Competizione minore

Crescita minore

Se i dati mancano...

Geodati liberi

Un progetto straordinario

Geodati liberi

OpenStreetMap is a free, editable map of the whole world. Unlike proprietary datasets like Google Map Maker, the OpenStreetMap license allows free access to the full map dataset. This massive amount of data can be downloaded in full, but also is available in immediately­useful forms like maps and commercial services. 

OSM

Geodati liberi

Mappe derivate da OSM:

Hike&BikeOpenTrackMapOpenTopoMapOutdoorOpenSeaMapOpenCycloMapOpenPiste… 

OSM

Geodati liberi

OSM può essere utilizzato senza alcun limite a fini commerciali, di sviluppo, no­profit ecc.

Applicazioni evolute sono nate grazie alla disponibilità delle mappe di OSM

es.:LocusMap

OSM

Ringraziamenti

Grazie per l'attenzione

Francesco Geri

geri.francesco@gmail.com

339/1625629

http://francescogeri.altervista.org