1. Modulo introduttivo: i Sistemi
Informativi Geografici (GIS)
Gaia Gullotta14-15 Maggio 2014, Castrignano dei Greci
– Laboratori dal Basso (LdB)

2. Modulo introduttivo: i Sistemi
Informativi Geografici
• Cos’è un GIS ed il suo potenziale applicativo
• Modelli di rappresentazione e relazioni spaziali
• Coordinate e sistemi di proiezione
• Tabelle attributi e loro gestione
• Principali strumenti operativi e di analisi
• Simbologia cartografica e layout di stampa
• Introduzione al telerilevamento
• Standard OGC
• Risorse sul web ed esercizi di fotointerpretazione
I
n
d
i
c
e

3. Il reticolo geografico
Considerando la Terra una sfera ed
immaginando un piano
perpendicolare all’asse terrestre
passante per il centro
identifichiamo l’Equatore, ovvero
la circonferenza massima
equidistante dai poli.
I paralleli sono altre circonferenze
generate da altri piani
perpendicolari all’asse con
lunghezze inferiori all’Equatore
man mano che ci si avvicina ai poli.
Piani contenenti l’asse terrestre
generano i meridiani

4. Il reticolo geografico
L’insieme dei paralleli e meridiani
costituisce il reticolo geografico
- LATITUDINE: distanza angolare di un punto sulla superficie
terrestre dall’Equatore
- LONGITUDINE: distanza angolare di un punto sulla superficie
terrestre da un determinato meridiano misurata sull’arco di parallelo
che passa per quel punto
Fondamentale per la
determinazione della posizione
assoluta di un punto sulla
superficie terrestre le cui
coordinate geografiche saranno:

5. Le proiezioni geografiche
Le metodologie utilizzate, comprendenti regole
geografico-matematiche, per rappresentare in piano la
superficie terrestre costituiscono le proiezioni
geografiche.
Una carta geografica risulta una rappresentazione piana,
ridotta,approssimata e simbolica della superficie terrestre!

6. Le proiezioni geografiche
Una rappresentazione della superficie terrestre (una
carta) per essere considerata esatta deve soddisfare
contemporaneamente 3 requisiti:
- EQUIDISTANZA: inalterato il rapporto tra distanze
reali e grafiche);
- EQUIVALENZA: inalterato il rapporto tra aree reali
ed aree grafiche;
- ISOGONIA: l’angolo formato da due linee qualsiasi
sulla rappresentazione è uguale all’angolo tra le
stesse linee sulla superficie terrestre
(rappresentazione conforme).

7. Le proiezioni geografiche
Le proiezioni geografiche
si dividono in:
PURE MODIFICATE CONVENZIONALI
Il reticolo
geografico è
riportato su
superficie ausiliaria
applicando solo i
principi geometrici.
Tale superficie può
essere un piano
(proiezioni
prospettiche) o un
solido sviluppabile
in piano
(proiezioni di
sviluppo)
Derivano dalle pure
con l’apporto di
correzioni per
diminuire le
deformazioni
generate dallo
sviluppo della
superficie terrestre
in un piano
Basate su relazioni
matematiche tra i
punti della superficie
terrestre ed i loro
corrispondenti sulla
carta. Secondo gli
scopi si possono
costruire carte che
soddisfino uno dei
requisiti tra:
equivalenza,
equidistanza ed
isogonia

8. Le proiezioni pure prospettiche
La Terra viene
considerata
perfettamente sferica.
Il piano di proiezione è
tangente o secante il
globo terrestre. Il punto
da cui si costruisce la
proiezione è detto “punto
di vista”, il piano invece
è chiamato “quadro”.
In questo modo si
possono ottenere infinite
proiezioni ma solo alcune
sono di reale interesse

9. Le proiezioni pure prospettiche
Proiezione
centrografica
- IN BASE ALLA POSIZIONE DEL PUNTO di VISTA DISTINGUIAMO:
Il punto di vista
coincide con il centro
della terra

10. Le proiezioni pure prospettiche
Proiezione
stereografica
Il punto di vista è
sulla superficie
terrestre

11. Le proiezioni pure prospettiche
Proiezione
scenografica
Il punto di vista è a
distanza finita dalla
Terra

12. Le proiezioni pure prospettiche
Proiezione
ortografica
Il punto di vista è a
distanza infinita dalla
Terra

13. Le proiezioni pure prospettiche
- IN BASE ALLA POSIZIONE DEL QUADRO DISTINGUIAMO:
POLARI EQUATORIALI OBLIQUE
Il piano è
tangente
ad un polo (solo
per rappresentare i
poli, troppe
deformazioni)
Il piano è
tangente
ad un punto
dell’equatore
Il piano è tangente
ad un punto
qualsiasi della
superficie

14. Le proiezioni pure prospettiche
Considerando sia il punto di vista che il quadro
possiamo ottenere tutte le combinazioni possibili:
Centrografica
polare
Centrografica
equatoriale
Centrografica
obliqua
Stereografica
polare
Stereografica
equatoriale
Stereografica
obliqua
Scenografica
polare
Scenografica
equatoriale
Scenografica
obliqua
Ortografica
polare
Ortografica
equatoriale
Ortografica
obliqua

15. Le proiezioni pure di sviluppo
Nelle proiezioni di sviluppo la superficie di proiezione
può essere costituita da un cilindro o da un cono.
proiezioni cilindriche e coniche.

16. Le proiezioni pure di sviluppo
- PROIEZIONI CILINDRICHE:
Il cilindro che
avvolge la Terra
può essere
tangente
all’Equatore o
secante lungo
due paralleli a
scelta.
L’asse terrestre
coincide con
l’asse del
cilindro

17. Le proiezioni pure di sviluppo
Sviluppando il cilindro si ottiene una griglia formata dai
meridiani, che sono un fascio di rette equidistanti
ortogonali all’Equatore e dai paralleli, un fascio di rette
anch’esse equidistanti ma paralleli all’Equatore (parallelo
fondamentale).
Solo l’Equatore
nelle tangenti e i
2 paralleli nelle
secanti hanno
lunghezza
proporzionale a
quella reale.
I poli non sono
rappresentati
da punti ma
da linee

18. Le proiezioni pure di sviluppo
Nella proiezione detta “cilindrica
vera” o “proiezione cilindrica
equivalente di Lambert” i
paralleli non sono equidistanti,
ma più ravvicinati man mano che
ci si sposta verso i poli.
Tale proiezione
soddisfa i requisiti di
equivalenza ed
equidistanza solo
lungo l’equatore.

19. Le proiezioni pure di sviluppo
- PROIEZIONI CONICHE:
Il cono che
avvolge la Terra
può essere
tangente ad un
parallelo o
secante lungo
due paralleli.
L’asse terrestre
coincide con
l’asse del cono

20. Le proiezioni pure di sviluppo
Sviluppando il cono si ottiene una griglia formata dai
paralleli, che sono archi concentrici, e dai meridiani, che
sono i raggi di queste circonferenze. Così si ottengono celle
trapezoidi , ovvero trapezi con base curva
La proiezione detta
“conica vera” è solo
una delle proiezioni
coniche possibili.
Tale proiezione soddisfa i
requisiti di equivalenza ed
equidistanza solo lungo
il parallelo di tangenza.

21. Le proiezioni modificate
Si tratta di proiezioni pure modificate per
ridurre le deformazioni che si formano passando
dalla superficie terrestre al piano di proiezione
La più famosa è del celebre
cartografo Mercatore: “la
proiezione conforme di
Mercatore”

22. Le proiezioni modificate
Proiezione cilindrica
modificata per
ridurre lo
schiacciamento delle
zone polari.
I paralleli si
distanziano
allontanandosi
dall’Equatore
I meridiani sono
equidistanti ed
ortogonali ai paralleli

23. Le proiezioni modificate
La proiezione conforme di
Mercatore è conforme,
equidistante solo lungo
l’Equatore e non equivalente
Grandi le deformazioni vicino
i poli. Emblematica
l’estensioni della Groenlandia
rispetto all’ America
Meridionale

24. Le proiezioni modificate
Proiezione molto utilizzata nel mondo della navigazione grazie
all’isogonia che la caratterizza. Infatti le linee rette (lossodromie)
attraversano i meridiani sempre con angolo costante.
Questo permette
di fissare e
mantenere una
data rotta, cosa
molto comoda per
la navigazione
anche se non
costituiscono il
percorso più breve
tra due punti
(ortodromie)

25. Le proiezioni convenzionali
Le proiezioni convenzionali, dette anche
“rappresentazioni”, vengono costruite attraverso
le relazioni matematiche associate ai diversi punti
della superficie terrestre.
A seconda delle analogie geometriche si distinguono
in:
- PSUDOCILINDRICHE
- PSEUOCONICHE

26. Le proiezioni convenzionali
La più famosa pseudocilindrica è del
celebre matematico tedesco K.F.
Gauss: “Rappresentazione
conforme di Gauss” o “cilindrica
trasversa di Mercatore”
Il cilindro è tangente ad
un meridiano invece che
all’Equatore
Esistono infiniti possibili
cilindri perché infiniti sono
i meridiani
- PROIEZIONI PSEUDOCILINDRICHE:

27. Le proiezioni convenzionali
Il meridiano tangente e
l’Equatore sono ortogonali.
È accettata la
rappresentazione
compresa tra 3°E e 3°W
dal meridiano di tangenza.
Tale porzione è detta fuso.
Gli altri meridiani sono
curve simmetriche al
meridiano tangente, i
paralleli curve concentriche
intorno ai poli.
La proiezione è conforme,
infatti meridiani e paralleli
formano angoli retti
l’equidistanza è rispettata
lungo il meridiano tangente,
allontanandosi dal quale
aumentano le deformazioni

28. Le proiezioni convenzionali
“Omalografica di Mollweide” è costruita a partire da
un’ellisse con asse maggiore, coincidente con l’Equatore, di
lunghezza doppia dell’asse minore, coincidente con il meridiano
di Greenwich.
I meridiani sono semiellissi
attorno al Meridiano
fondamentale e sono
equidistanti lungo l’Equatore. I
paralleli sono distanziati per
assicurare l’equivalenza della
rappresentazione
Usata soprattutto per
costruzione di planisferi
- PROIEZIONI PSEUDOCILINDRICHE:

29. Le proiezioni convenzionali
- PROIEZIONI PSEUDOCILINDRICHE:
“Proiezione di Hammer” è costruita a partire da un’ellisse
simile a quello di Mollweide ma in questo caso anche i paralleli
sono curve che si distanziano maggiormente più ci si allontana
dal meridiano centrale. Per tale motivo pur essendo equivalente
non va bene per rappresentare le alte latitudini.

30. Le proiezioni convenzionali
- PROIEZIONI PSEUDOCILINDRICHE:
“Proiezione ellittica di Eckert”: Equatore e meridiano centrale
sono perpendicolari, il primo è il doppio del secondo, i paralleli
sono rettilinei e distanziati (si avvicinano verso i poli) in modo da
ottenere equivalenza. I due meridiani estremi sono
semicirconferenze con diametro uguale al meridiano centrale

31. Le proiezioni convenzionali
- PROIEZIONI PSEUDOCILINDRICHE:
“Proiezione sinusoidale di Sanson-Flamsteed”: i paralleli
sono rettilinei ed equidistanti, i meridiani invece sono sinusoidi
eccetto quello centrale che è rettilineo. La proiezione è
equivalente e rappresenta bene la zona equatoriale, invece
parecchie deformazioni incorrono alle medie ed alte latitudini.

32. Le proiezioni convenzionali
- PROIEZIONI PSEUDOCONICHE:
“Policonica”:
La superficie terrestre è
stata suddivisa in zone
sferoidali, avvolte poi in
coni retti tangenti al loro
parallelo medio.
Sviluppando tali superfici si
ottengono fasce e i paralleli
sono archi di circonferenze
concentriche. La
rappresentazione è
equidistante solo lungo il
meridiano centrale e i
paralleli.

33. Le proiezioni convenzionali
- PROIEZIONI PSEUDOCONICHE:
“Poliedrica” o
“Policentrica”:
Il globo terrestre è avvolto
da un poliedro con
numerose facce, ognuna è
tangente ad una porzione
di superficie e costituisce
un piano di proiezione
indipendente in cui le
deformazioni sono piccole e
concentrate sui bordi.

34. Le proiezioni convenzionali
- PROIEZIONI PSEUDOCONICHE:
“Proiezione di Bonne”:
I paralleli sono archi di
circonferenze concentriche,
ma a differenza della
conica vera anche i
meridiani sono curvilinei
eccetto quello centrale.
La proiezione è equivalente
ed è molto utilizzata per
latitudini intermedie.

35. Le proiezioni interrotte
Dette anche “discontinue”, in genere sono particolari
pseudocilindriche per costruire planisferi.
Un meridiano fondamentale per ogni continente, quindi è
come se fossero più proiezioni indipendenti. Utilizzando solo una
parte del reticolato si ottengono meno deformazioni e più
equivalenza. (Si può anche costruirla in funzione degli oceani).

36. La scelta della proiezione
Non esiste una proiezione migliore di un’altra
Tutto dipende dallo scopo del nostro lavoro!
In generale sono consigliate:
- Per le zone polari e per le alte latitudini le prospettiche
- Per le medie latitudini le coniche
- Per le basse latitudini le cilindriche
- Per le carte tematiche alcune pseudocilindriche
- Per gli atlanti le convenzionali sono le più usate
- Per la navigazione le isogoniche
?

37. Dalla rappresentazione
poliedrica al Sistema UTM
Dall’Unità d’Italia ai primi del ‘900
era in uso la proiezione poliedrica
con scala 1:100 000 per la
rappresentazione cartografica del
nostro Paese.
I singoli fogli della carta poliedrica
sono trapezi isosceli, la cui base è
un arco di parallelo, l’altezza un arco
di meridiano.
I trapezi non sono tutti uguali perché
l’arco di parallelo diminuisce
avvicinandosi ai poli
Arco di parallelo
Arcodimeridiano

38. Dalla rappresentazione
poliedrica al Sistema UTM
Dalla metà del Novecento è stata
adottata la rappresentazione
conforme di Gauss per uniformarsi
al sistema di proiezione di altri Paesi.
Tale rappresentazione è stata
adattata per il nostro Paese dal
geodeta Giovanni Boaga.
A seguito di accordi internazionali
l’Italia entra a far parte del Sistema
Cartografico UTM

39. Il Sistema UTM
U.T.M. = Universal Transverse Mercator
Estensione globale
della
rappresentazione
di Gauss
La Terra è suddivisa in:
60 fusi, numerati
da 1 a 60 a partire
dal Meridiano
fondamentale
Greenwich e
procedendo in
senso W-E. I fusi
hanno un’ampiezza
longitudinale di 6°
20 fasce tra gli
80°N e gli 80°S,
distinte da lettere
alfabetiche
maiuscole. Le
fasce hanno
un’ampiezza
latitudinale di 8°

40. Il Sistema UTM
Dall’intersezione fusi fasce si
ottiene una maglia
trapezoidale di 1200 trapezi
detti zone. Ogni zona è
identificata dal numero del
fuso e dalla lettera della
fascia
Ogni fuso è suddiviso in quadranti (l =100
km), identificati da due lettere maiuscole, una
per la colonna ed una per la riga di
appartenenza. Con un’ulteriore suddivisione si
ottiene un reticolo kilometrico, così si può
calcolare la distanza di un punto in km rispetto
all’Equatore e al meridiano centrale del fuso.

41. La rappresentazione Gauss-
Boaga
I meridiani centrali dei due fusi
capitano a:
9° EST di Greenwich
15° EST di Greenwich
2 fusi di 6° di ampiezza (fuso
Ovest e fuso Est)
Per garantire la continuità è
stata creata una zona di
sovrapposizione prolungando
di 30’ il fuso Ovest fino ad
arrivare al meridiano di Roma
Monte Mario

42. La rappresentazione Gauss-
Boaga
il territorio italiano è compreso
tra le fasce T e S e tra i fusi 32
e 33.
In realtà parte della Penisola
Salentina ricade nel fuso 34, ma
per comodità si è preferito
ampliare il fuso 33 ed avere
solo due fusi.

43. La Carta topografica d’Italia
-Istituto Geografico Militare Italiano
- Dal 1800 agli inizi del ‘900
- Scala 1: 100 000
- 1 quadrante = 4 tavolette
- ogni tavoletta è ingrandita a scala 1:25 000
- 1 tavoletta è circa 96 kmq
- 277 fogli (8 aggiunti, totale 285)
- 1 foglio è circa 1500 kmq
- 1 foglio = 4 quadranti
- ogni quadrante è ingrandito a scala
1:50 000
- 1 quadrante è circa 375 kmq
- 1 tavoletta = 4 sezioni
- ogni sezione è ingrandita a scala 1:10 000

44. La Carta topografica d’Italia
- I fogli sono identificati da
numeri arabi (da N a S
procedendo in senso W - E)
Questi identificativi delle carte sono dette “estremi di una carta” a
cui si aggiunge il nome dell’oggetto geografico più rilevante compreso
nella rappresentazione.
I quadranti da numeri
romani (partendo in alto a
destra e continuando in
senso orario)
le tavolette in base alla
posizione all’interno del
quadrante (NE, NO, SE, SO)
le sezioni con le lettere
alfabetiche A, B, C, D
(partendo in alto a destra e
continuando in senso orario)

45. La Carta topografica d’Italia
Dal 1965 IGM lavora alla nuova Carta topografica d’Italia
(652 fogli previsti) per adeguarsi al progetto di inserimento nella
cartografia unificata europea

46. La produzione cartografica
italiana
Istituto Idrografico della Marina
pubblica carte idrografiche
comprendenti profili costieri,
batimetria dei fondali, posizione dei
fari, porti ecc.
Servizio Geologico Nazionale
pubblica carte geologiche (es. la
Carta geologica d’Italia 1:100 000)
Catasto
pubblica mappe catastali a
grande scala
Istituto Geografico militare (IGMI)
pubblica la Carta topografica d’Italia,
Carta stradale d’Italia 1:200 000,
alcune carte speciali tra cui:
archeologiche, geomagnetiche,
aeronautiche ecc..

47. La produzione cartografica
italiana
Moltissimi istituti non
statali e case editrici
pubblicano numerosi
atlanti e carte speciali
Touring Club Italiano
Pubblica soprattutto Carte stradali
d’Italia e d’Europa. Interessante la
Carta dell’utilizzazione del suolo
d’Italia 1: 200 000, l’Atlante fisico -
economico d’Italia, Atlante
Internazionale e la cartografia
turistica con scala1:50 000

48. La geodesia e i Sistemi di
riferimento
La Terra è stata spesso considerata una sfera, anche in molti
casi si è rivelata un’approssimazione troppo imprecisa
La geodesia, una delle più antiche scienze, ha come
obiettivo la determinazione della forma e dimensione della
Terra, la definizione e realizzazione di sistemi di riferimento e
lo studio del campo gravitazionale .
L’approssimazione ad un ellissoide di rotazione (biassiale)
si è rivelata spesso più utile per la definizione di coordinate
planimetriche. Tale figura geometrica viene descritta
efficacemente da due parametri:
-Semiasse maggiore
-Eccentricità (rapporto di schiacciamento)

49. La geodesia e i Sistemi di
riferimento
Airy 1830
Bessel 1841
Clarke 1866
Hayford 1910
WGS72 1972
GRS80 1980
WGS84 1984
“Ellissoide Internazionale” o “International” 1924 dopo
che è stato adottato dall'Unione Internazionale di Geodesia
e Geofisica IUGG nel 1924.

50. Il geoide
Per la definizione di coordinate altimetriche viene preferito
il geoide: un solido la cui superficie è perpendicolare in ogni
suo punto al filo a piombo, ovvero la superficie equipotenziale
del campo gravitazionale che meglio approssima il livello
medio del mare.
1. Oceano
2. Ellissoide di
riferimento
3. Filo a piombo
4. Continente
5. Geoide

51. Sistemi di coordinate
Sistemi di coordinate: sono genericamente tutti i tipi di
coordinate che servono a determinare la posizione dei punti
della superficie terrestre in un sistema di riferimento.
I più diffusi:
-Coordinate geografiche (in gradi sessagesimali)
-Coordinate piane (in metri)
Datum planimetrico:
È il modello matematico per definire le coordinate. Tale
modello è costituito da 8 parametri su: forma, posizione e
orientamento dell’ellissoide.

52. Italia
Datum ante 1940: ellissoide di Bessel; cartografia dal 1877
al 1942
Datum post 1940: ellissoide di Hayford; rappresentazione
conforme di Gauss poi Gauss-Boaga
European Datum 1950 (ED50): ellissoide di Hayford con
orientamento medio europeo; Sistema UTM
World Geodetic System (WGS84): sistema geocentrico (il
sistema di riferimento ha origine dal centro di massa della Terra);
ellissoide WGS84. Il Dipartimento della Difesa USA è stato il
primo ad utilizzarlo. Oggi è molto diffuso (es. satelliti GPS). Non
esiste una rappresentazione cartografica ufficiale, viene utilizzata
la UTM, rinominata UTM-WGS84.

53. La georeferenziazione
La precisione di un Sistema Informativo Geografico esprime la
qualità della georeferenziazione delle informazioni territoriali nel
sistema di riferimento adottato.
Esistono specifici software per effettuare la
georeferenziazione. In genere viene utilizzata la tecnica dei
Ground Control Points (o “punti di controllo”).
“georeferenziazione” è un neologismo che sta per l’insieme di
procedure che consente di attribuire ai dati territoriali informazioni
geografiche che permettono la loro distribuzione nello spazio.

54. La georeferenziazione
Esistono molti software che permettono la conversione tra
sistemi di coordinate. Anche sul web molti convertitori free di
coordinate.
Oggetti geografici più complessi necessitano di più Ground
Control Points assegnati.
Bisogna sempre fare attenzione ai dataset che si stanno
utilizzando e agli obiettivi che si stanno perseguendo!

55. Bibliografia
ACCORDI B., LUPIA PALMIERI E., PAROTTO M., 1993-Il globo terrestre e la sua evoluzione.
Zanichelli, Bologna.
BARBONI R., 2001-fondamenti di aerospaziale, volume I, ESAGRAFICA, Roma.
CASTIGLIONI G.B., 2000 - Geomorfologia, Utet, Torino.
FUSCO L., LORET E., MINCHELLA A., ANTUNES J. - Il progetto Bacchus, un’applicazione di
tecniche avanzate per il rilevamento e la gestione di superfici vitate. ESA-Esrin & Università di Tor
Vergata.
GULLOTTA G. "Applicazione di tecniche di analisi del paesaggio per il settore settentrionale del
Vulcano Laziale" - Degree thesis, University of Rome Sapienza, 2010
ISPRA, 2008 - Indicatori di Biodiversità per la sostenibilità in agricoltura/linee guida, strumenti e
metodi per la valutazione della qualità degli agroecosistemi.
ISPRA - SINAnet, 2005 - La realizzazione in Italia del Progetto europeo Corine Land Cover 2000.
LORET E., PESOLILLO S. & PECCI A. - Analisi ed integrazione di dati bioclimatici nel WebGIS
Divino. ESA-Esrin, ISAC/CNR, Università di Tor Vergata – Dip. di ING.CIV.
MIGANI M. & SALERNO G., 2009 - Manuale ArcGIS. D. Flaccovio Editore.
Siti internet:
www.esa.int
www.isprambiente.it
http://www.opengeospatial.org/
http://webhelp.esri.com/arcgisdesktop/9.2/index.cfm?TopicName=welcome