1. Brevi appunti sui Sistemi di georeferenziazione per la
gestione sul territorio dei dati e delle informazioni
Mario Antonaci – Annoluce ICT

2. L’obiettivo dell’incontro
L'unità di tutte le scienze si trova nella
geografia.
Il significato della geografia è che essa
presenta la terra come la sede
duratura delle occupazioni dell'uomo.
(John Dewey)

3. Le Domande
Le domande che ci porremo
– Cosa è una mappa?
– Come può aiutarci nel nostro lavoro?
– Come rappresentare degli oggetti in una
mappa?
– Come può aiutarci la tecnologia di
rappresentazione geografica nel nostro
lavoro?
– Chi utilizza con successo nel suo lavoro
una mappa?
IPOTESI: Il Sistema Informativo Territoriale può rappresentare innanzitutto per i
Gestori l’occasione per integrare i flussi informativi, creare un Database di
informazioni e modificare l’approccio alla rete stradale trasformando una visione
amministrativa e gestionale in un NUOVO APPROCCIO GEOGRAFICO

4. Agenda dell’Incontro
Gli Argomenti
– Inquadramento Storico
– Cenni di Cartografia
– Il SIT
– Le applicazioni geografiche territoriali
– I Sistemi di Navigazione satellitare
– Immagini dal futuro

5. Coffee break? No, ancora un attimo...

6. Inquadramento Storico: Le prime mappe umane
Nel 1963 durante scavi presso la località
di Catal Hyuk, nell'Anatolia centrale,
venne alla luce una rappresentazione
murale di circa tre metri di lunghezza, la
cui datazione al radiocarbonio venne
determinata al 6200 a.C. circa. Secondo
l'interpretazione degli studiosi la mappa
mostrerebbe in primo piano un insieme
di abitazioni (circa 80) e sullo sfondo un
vulcano a doppio cono con i fianchi
ricoperti di massi in eruzione.
Non vi possono essere dubbi che gli Egizi
possedevano un archivio catastale. I rilievi
topografici devono essere stati molto
sviluppati perché le inondazioni annuali del
Nilo portavano via le pietre miliari di
confine, e ogni volta i nuovi confini dovevano
essere ritracciati (il ritracciamento era
un'operazione molto importante che aveva
evidentemente attinenza con il fisco).

7. Inquadramento Storico: Eratostene e la misura della Terra
– Nel III secolo a.C. Eratostene vive e lavora ad Alessandria d’Egitto, come direttore della
celebre biblioteca fondata dal re Tolomeo I. Fra le varie discipline a cui si dedica c’è anche la
cartografia, in cui si cimenta con l’ambizioso progetto di realizzare una carta geografica di
tutto il mondo allora conosciuto, basandosi su alcune misurazioni di base.
– L’esperimento, descritto nel suo trattato “Sulla misurazione della Terra”, è rimasto famoso
perché, partendo da alcune semplici ipotesi e utilizzando strumenti molto elementari,
permise di ottenere una lunghezza della circonferenza terrestre molto vicina al valore reale
Dati:
– Distanza Alessandria - Siene (5000 stadi ~ 787,5 Km)
– Differenza di altezza del sole nelle due città (7° 12’)
– Ipotesi di città posizionate sullo stesso Meridiano
7° 12’ : 360° = 5.000 stadi : x
Risultato:
Circonferenza terrestre pari a 275.142 stadi (40.500 Km
circa), valore vicinissimo al valore reale (40.009 Km).

8. Inquadramento Storico: La cartografia tematica
– Agli inizi del 1900 si iniziano a diffondere le
prime cartografie tematiche, basate su
controlucidi realizzati manualmente.
– Nel 1912 Manning utilizza la tecnica dei
controlucidi per l’interpretazione di dati
relativi all’uso del suolo.
– Nel 1950 Jaqueline Tyrwhitt, una urbanista,
pubblica all’interno di un trattato, una
formalizzazione della tecnica del
controlucido, con un’analisi simultanea di
quattro carte tematiche
– Nel 1969 Ian McHarg pubblica “Design with
Nature”. Il McHarg's Method" descrive come,
attraverso un'analisi multidisciplinare di una
regione, diverse informazioni possono essere
stratificate e combinate per identificare
geograficamente idoneità per i diversi tipi di
sviluppo e di utilizzo.

9. Cenni di Cartografia: il paradosso delle coordinate
I valori seguenti di coordinate si riferiscono allo stesso punto. Perché questa differenza?
– 37° 53.423’ N, 126° 43.990’ E, h = 23 m
– 37° 53.423’ N, 126° 43.990’ E, H = 0 m
– 37° 53’ 25.4” N, 126° 43’ 59.4” E, h = 23 m
– 37° 53’ 25.4” N, 126° 43’ 59.4” E, H = 0 m
– 37.89038° N, 126.73316° E, h = 23 m
– 37.89038° N, 126.73316° E, H = 0 m
– Zone 52, 300669 m E, 4196075 m N, h = 23 m
– Zone 52, 300669 m E, 4196075 m N, H = 0 m
– 52S CG 00668 96075, h = 23 m
– 52S CG 00668 96075, H = 0 m
– -3014326.6 m, 4039148.7 m, 3895863.0 m
– 37° 53.260’ N, 126° 44.116’ E, h H = 0 m
– 37° 53’ 15.6” N, 126° 44’ 6.9” E, h H = 0 m
– 37.88767° N, 126.73526° E, h H = 0 m
– Zone 52, 300872 m E, 4195348 m N, h H = 0 m
– 52S CS 00870 95350, h H = 0 m
– -3014213.2 m, 4038687.9 m, 3895223.3 m

10. Cenni di Cartografia: la rappresentazione bidimensionale
Assunzioni
– La Terra non è sferica
– La necessità di modellare la terra ci conduce a creare, definire e usare dei sistemi di
riferimento
– La necessità di passare da un modello 3d ad uno bidimensionale ci porta a creare,
definire ed usare sistemi di proiezione cartografica
– La necessità di definire la posizione orizzontale e l’altezza di un punto ci porta ad
usare i sistemi di coordinate

11. Cenni di Cartografia: la forma della Terra (1)
La forma terra può essere approssimata a:
– Sfera (prima approssimazione)
– Ellissoide E’ un oggetto matematicamente definito che approssima la superficie e la
forma della terra (utilizzato per il funzionamento dei sistemi di navigazione). Ne
esistono differenti versioni.
– Geoide “coinciderebbe con la superficie dei mari opportunamente prolungata sotto le
terre emerse, qualora l’acqua dei mari avesse la stessa temperatura, la stessa densità
e non esistessero le perturbazioni dovute alle correnti, ai venti ed alle maree

12. Cenni di Cartografia: la forma della Terra (2)
– Definizione di DATUM: Il Datum è un insieme di parametri (ellissoide, punto di origine
dell’ellissoide) che definiscono un sistema di coordinate ed una serie di punti di controllo
le cui relazioni geometriche sono note attraverso misure dirette o per via analitica. Un
datum è quindi definito da un ellissoide che approssima la forma della terra e dalla
posizione relativa dello stesso rispetto al centro della Terra. Datum differenti danno
differenti coordinate per lo stesso punto (ecco risolto l’enigma precedente).
– Negli ultimi anni, con l’avvento di sistemi di navigazione a larga diffusione vi è stata la
necessità di avere a disposizione un unico datum mondiale con origine al centro della
terra (WGS 84).
La distanza dei punti tra
geoide ed ellissoide varia
con la posizione
Ellissoide con
posizionamento al centro
della terra WGS84
Ellissoide con
posizionamento locali ED50,
Monte Mario

13. Cenni di Cartografia: Rappresentazione delle coordinate
Tornando all’enigma di poco fa, nell’immagine sottostante è possibile verificare la differenza
di posizionamento su una mappa utilizzando differenti DATUM.

14. Cenni di Cartografia: I possibili errori
Lebanon 1983: Marine recon troops triangulated an enemy position using 1:50,000 topo
maps on ED-50. Coordinates sent to Battleship New Jersey, which used WGS-72. 16” shells
nearly killed friendly troops.
Gulf War 1991: Eleven different datums used. U.S. Army helicopters not able to use WGS-84;
had to use an Australian Datum or NAD-27, instead.
Fort Irwin: mismatch between target coordinate datum and hard-wired Multiple Launch
Rocket System (MLRS) datum caused consistent 700-foot misses. Defense Mapping School
instructor resolves problem over phone.
Lake Towada: In a Combined and Joint Exercise, SEAL team dropped off by SH-60F helicopters
at Lake Towada Training Area in Japan. Three days later, helicopter returns for pick-up.
SEAL’s relay location via map-derived MGRS coordinates. Helicopter computer indicates
location out of range. SEAL’s had to send up smoke. Inconsistent MGRS’s were used
resulting in a 1000 km discrepancy.
Le coordinate di un punto possono essere
calcolate utilizzando la stessa proiezione (es.
Trasversa Mercatore) ma con ellissoidi orientati
su punti differenti.
E’ il caso del sistema UTM (datum Ed50) e il
sistema Gauss Boaga (datum Roma 1940)

15. Cenni di Cartografia: I differenti Sistemi di Coordinate
Nella rappresentazione cartografica:
– Il sistema latitudine/longitudine è poco pratico per piccole distanze.
– La lunghezza di un arco non è costante.
– La rappresentazione cartografica tipicamente è planare e non sferica.
E’ quindi necessario operare una Trasformazione delle Coordinate Sferiche in Piane,
mediante le cosiddette PROIEZIONI GEOGRAFICHE che consentono di rappresentare
la superficie sferica della terra, ovvero uno spazio tridimensionale, su un piano,
ovvero una carta a due dimensioni.
Si hanno:
– Proiezioni Geometriche
– Proiezioni Geometriche Modificate (alterate per mezzo di algoritmi al fine di
mantenere inalterate particolari caratteristiche). Tra esse, molto utilizzate le
Proiezioni Conformi, che mantengono inalterate le forme.

16. Cenni di Cartografia: Le Proiezioni più utilizzate
– Mercatore: questa proiezione ha meridiani e paralleli diritti. Questa proiezione è
utilizzata per la navigazione. A causa delle grandi deformazioni, è difficilmente estesa
oltre 80° di latitudine sud e nord.
– UTM (Universal Trasverse Mercator Projection): divide il globo in zone in zone
verticali ampie 6° e fasce orizzontali di 8°

17. Cenni di Cartografia: La Cartografia Italiana
– La cartografia ufficiale IGM (vecchia serie) è inquadrata nel sistema nazionale detto
anche Monte Mario - Gauss Boaga 1940.
– Sistema geodetico di riferimento: ellissoide di Hayford orientato a Roma Monte
Mario, 1940
– Rete geodetica: rete IGM (1909-1918) su Bessel, ricompensata nel 1940 su Hayford
– Rappresentazione: conforme di Gauss Boaga
– fattore scala = 0.9996,
– 2 fusi di 6° 30’ (invece dello standard di 6°)
– I due meridiani centrali sono a 9° e 15° ad est di Greenwich.

18. Coffee break? OK! Adesso ci vuole....

19. IL SIT: Il mondo reale e la sua rappresentazione
Strato Informativo 1
...
Strato Vegetazione
Strato Limiti Amministrativi
Strato Utilizzo del Suolo
Strato Mappa Catastale
Mondo Reale

20. Il SIT: Modelli di dati
La Modellizzazione
– È chiaramente una semplificazione della realtà o più precisamenteun modello secondo
il quale rappresentare il mondo reale. Quindi il problema da risolvere sarà quello di
determinare un modello di dati funzionale a descrivere nel miglior modo possibile la
realtà
– I dati appartenenti ad un base di dati geografica sono composti da tre componenti:
• Aspetto spaziale: geometria, topologia
• Aspetto semantico: attributi alfanumerici, numerici, statistici
• Aspetto di qualità
– La geometria viene descritta per mezzo di coordinate di punti e funzioni matematiche
che usano come elementi le primitive geometriche.
– La geometria dipende dal sistema di riferimento e dalla scala.
– La scala definisce il dettaglio e le approssimazioni rispetto alla realtà.

21. Il SIT: Tipologia di dati
La Modellizzazione
– Modello Vettoriale: gli oggetti sono rappresentati,
come punti linee e poligoni. Gli attributi degli
oggetti sono collegati tramite tabelle di database.
Sono memorizzati attraverso le coordinate dei
punti significativi degli elementi stessi.
Rappresentazione di elementi discreti (es. dati
da digitalizzazione, dati da rilievi topografici)
– Modello Raster: La realtà spaziale è rappresentata
come una griglia di celle. Ad ogni cella
corrisponde un valore numerico. Sono
memorizzati tramite la creazione di una griglia
regolare in cui ad ogni cella (pixel) viene
assegnato un valore alfanumerico che ne
rappresenta un attributo. Rappresentazione di
elementi che non hanno confini netti ma che
variano gradualmente nello spazio. (es. dati da
scanner, immagini da satellite…..)

22. Il SIT: I dati Raster
Abbiamo due tipologie di dati raster:
– Immagini (il pixel rappresenta il valore di riflettanza RGB)
• Foto Aeree
• Foto Satellitari
• Immagini acquisite con scanner o altri sistemi di digitalizzazione
– Grid (basate su modello dati Raster di ArcInfo)
• Rappresentazione di fenomeni gradualmente variabili nello spazio
(quota, velocità e direzione del vento, pendenze, temperature)

23. Il SIT: Analisi Raster
Modello RASTER

24. Il SIT: Le nuove Tendenze – Il GIS 3D
– Come illustrato nelle precedenti slide, il SIT è tipicamente bidimensionale
• 2D
• 2D + tempo
– Una nuova tendenza muove verso sistemi differenti per aumento del
Realismo del prodotto e della sua facilità d’uso
• 2,5D
• 2,5D + tempo
• 3D
• 3D + tempo
• N-dimensionale
– Le applicazioni tipiche del 3D:
• Pianificazione urbana
• Catasto
• Monitoraggio Ambientale
• Telecomunicazioni
• Turismo – Gestione Utility

25. Il SIT: I Software GIS 3D
– Tra i prodotti più diffusi e conosciuti:
• Google Earth (KML)
• Nasa World Wind
• Microsoft Virtual Earth (Bing)
• Navigatori Satellitari
• Virtual Tour

26. Il SIT: I Linguaggi geografici – Il GML ed il KML
– Tra i Linguaggi più diffusi e conosciuti:
• Il Geography Markup Language (GML) è la grammatica XML definita dall'Open
Geospatial Consortium (OGC) per esprimere oggetti geografici. GML serve
come linguaggio di modellazione per sistemi geografici ma anche come un
formato aperto di interscambio per transazioni geografiche via Internet.
• Il KML (Keyhole Markup Language) è un linguaggio basato su XML creato
per memorizzare, gestire e condividere dati geospaziali in tre dimensioni
quali punti, linee, immagini, poligoni e modelli 3D, oltre che descrizioni
ed etichette testuali, nei programmi Google Earth, Google Maps, Google
Mobile, MS Virtual Earth (Bing) e NASA World Wind. La parola Keyhole deriva
dal nome del software progenitore di Google Earth; questo fu prodotto a sua
volta dalla Keyhole, Inc., che fu acquisita da Google nel 2004. Il termine
keyhole onora il nome dei satelliti KH, il vecchio sistema di ricognizione
militare statunitense. La specifica KML è pubblicata da Google (da metà 2007 è
disponibile la versione 2.2 della specifica). Recentemente, inoltre, Google
(membro OGC) ha proposto l’allineamento tra KML e GML.

27. Il SIT: Evoluzioni future
– La natura dei GIS sta mutando
• Geo-DBMS (Vera Gloria ???)
• CAD/GIS supportano la memorizzazione in DBMS
• Intenso lavoro sulla standardizzazione dei modelli dei dati.
• Sviluppo di nuove tecnologie per la comunicazione mobile.
• Modellazione Semantica degli scenari urbani

28. Il GIS Aziendale: Un nuovo strumento di lavoro
Il Database
– Nel Database vengono inserite tutte le informazioni che descrivono la struttura stradale
– Mediante un lavoro di analisi e riaggregazione delle informazioni, vengono inserite informazioni aziendali
– Depositati Foto, Video, Grafici e File CAD
– Inserimento di Cartografia e Ortofoto
– Sistema di inserimento continuo dati
– Integrazione totale dei dati
Il Sistema Geografico PRADIGEO
– Strumento di gestione basato su mappe
– Visualizzazione di dati real time
– Tour virtuale dell’infrastruttura
– Reportistica di analisi e pubblicazione dei dati
– Collegamento ad ogni caratteristica stradale di Documenti ed informazioni legate all’operatività quotidiana
– Sistema di storicizzazione delle informazioni relative ad un’opera

29. Coffee break? Non bisogna essere caffeinomani per pensarci

30. Domande?
Mario Antonaci
Market Development Manager
Email m.antonaci@annoluce.net
Telefono 011.98.13.187
Cellulare 349.778.60.25