Questo materiale di studio è stato compilato e organizzato a partire da una trascrizione audio di una lezione e da testi estratti dal libro "Introduzione ai Sistemi Informativi Geografici" di Giovanni Biallo.
📚 Gestione e Conversione dei Dati Geografici nei Sistemi Informativi Geografici (GIS)
Introduzione alla Qualità dei Dati Geografici
La gestione e la conversione dei dati geografici sono aspetti cruciali nell'ambito dei Sistemi Informativi Geografici (GIS). Quando si lavora con dati geografici, in particolare quelli vettoriali acquisiti da fonti esterne, è fondamentale eseguire un'analisi di congruenza logica. Questo processo è indispensabile per eliminare errori formali che potrebbero compromettere l'utilizzo dei dati, specialmente quando si prevede di integrarli con altre informazioni o di inserirli in una struttura di database relazionale.
⚠️ Importante: La ricerca degli errori si concentra sui controlli di accuratezza formale della struttura, sugli errori topologici e sulle incoerenze logiche. Non include i controlli di accuratezza posizionale e tematica, che non sono automatizzabili e richiedono un'analisi manuale.
L'attività di controllo degli errori formali e topologici può essere ampiamente automatizzata tramite funzioni specifiche dei software GIS e di gestione database alfanumerici. Nelle banche dati geografiche di grandi dimensioni, questo investimento iniziale per lo sviluppo di procedure automatizzate viene ampiamente ripagato dalla semplificazione e standardizzazione delle attività di controllo, garantendo maggiore affidabilità e integrità dei dati.
1. Ricerca e Controllo degli Errori nei Dati Geografici
I controlli sulla qualità dei dati geografici si suddividono in diverse categorie:
1.1 Controlli Formali
✅ Verificano la correttezza del formato dei file e la presenza di contenuto conforme ai parametri indicati. 📚 Esempio: I file di trasferimento dati spesso includono record di intestazione con indicazioni sul contenuto (es. numero di linee, nodi, poligoni, estensione geografica, numero di attributi). Per i dati raster, si controllano righe, colonne e bande. Questi controlli si estendono anche alle tabelle degli attributi, verificando l'ordine e la correttezza dei nomi, che devono essere conformi al modello dati stabilito.
1.2 Controlli Topologici (Focus sui Dati Vettoriali)
I controlli topologici si riferiscono specificamente ai dati in struttura vettoriale e sono essenziali per identificare errori facilmente rilevabili attraverso l'analisi delle relazioni spaziali tra gli elementi. Queste funzionalità sono standard nei software GIS commerciali e possono essere automatizzate.
Gli errori topologici sono normalmente generati durante la digitalizzazione o la sovrapposizione di strati informativi e identificano incongruenze.
Errori Comuni per le Linee:
- Linee non connesse: Segmenti che dovrebbero incontrarsi ma non lo fanno, lasciando "buchi" nella rete.
- Nodi intermedi (pseudonodi): Nodi che dividono linee con le stesse caratteristiche descrittive, creando segmenti superflui e complicando l'analisi.
- Linee duplicate: Due o più linee identiche che occupano la stessa posizione spaziale.
- Appendici superflue: Segmenti di linea che si estendono oltre un nodo di connessione senza collegarsi ad altri elementi.
- Micro-divergenze: Piccole interruzioni o sovrapposizioni tra linee che dovrebbero essere contigue.
Errori Comuni per i Poligoni:
- Poligoni non chiusi o incompleti: Poligoni i cui confini non formano un'area completamente chiusa.
- Poligoni senza identificativi: Poligoni a cui manca un attributo univoco per la loro identificazione.
- Micro-poligoni o poligoni ad asola: Piccoli poligoni o anelli interni generati spesso da errori di digitalizzazione o sovrapposizione.
- Poligoni adiacenti con le stesse caratteristiche descrittive: Situazione illogica, a meno che non sia esplicitamente indicata nel modello dati, che indica una possibile fusione di poligoni.
💡 Esempio Visivo (riferimento a Figura 5.a):
- Un "mieropoligono" (micro-poligono) è un esempio di poligono ad asola.
- Un' "appendice superflua" è una linea che si estende senza connessione.
- Un "nodo che non si connette alla linea" o "nodi non coincidenti" sono esempi di linee non connesse.
- Una "linea con troppi vertici/pseudonodo" illustra un nodo intermedio non necessario.
- Un "nodo mancante" può portare a poligoni non chiusi.
- "Poligoni non chiusi" sono aree con confini aperti.
1.3 Controlli di Coerenza Logica
✅ Si concentrano sulla verifica degli attributi descrittivi. Questi controlli utilizzano funzioni di gestione database alfanumerici, personalizzate per verificare che ogni attributo risponda a requisiti specifici:
- Formato: Il tipo di dato (numerico, testuale, data) è corretto.
- Intervallo o classe: I valori rientrano in un range o in un insieme di categorie predefinite.
- Congruenza con altri attributi: Il valore di un attributo è coerente con i valori di altri attributi correlati.
2. Funzioni di Editing
Le funzioni di editing sono strumenti essenziali per adattare le informazioni acquisite al modello dati predefinito. Queste funzionalità permettono di apportare modifiche ai dati, integrando le classiche funzioni di acquisizione manuale. Sono cruciali per correggere gli errori identificati dai controlli e per conformare i dati agli standard del GIS.
3. Conversioni tra Formati di Dati Geografici
3.1 Conversioni tra Formati di Dati Vettoriali
La conversione tra formati di dati vettoriali è un'operazione frequente e complessa, che riguarda il passaggio tra diversi tipi di formati:
1️⃣ Tra Formati Topologici Proprietari
Il software GIS deve supportare l'importazione/esportazione dei dati. Le funzionalità più avanzate permettono anche la conversione della struttura topologica. ⚠️ Attenzione: La struttura fisica e la topologia dei formati sono quasi sempre differenti. Questo può comportare una perdita o una modifica dell'informazione. 📚 Esempio: La conversione da una topologia "arco-nodo" a una "totalmente poligonale" può causare la perdita delle informazioni topologiche di relazione tra gli elementi e la duplicazione delle linee di confine tra i poligoni.
2️⃣ Da Formati Map-oriented o CAD a Formati Topologici Proprietari
Questa conversione genera problemi significativi, principalmente legati alla ristrutturazione dei dati in livelli informativi e oggetti, e alla costruzione della topologia.
- Differenza di Logica: I formati Map-oriented e CAD archiviano i dati per la rappresentazione grafica, non per l'analisi spaziale. La logica GIS-oriented richiede dati organizzati omogeneamente per categorie di oggetti (es. corpi idrici, strade, edifici).
- Processo: Il primo passo è selezionare le categorie o i livelli del formato Map-oriented/CAD e convertirli in file separati di formato topologico, a condizione che ci sia corrispondenza con il modello dati GIS.
- Problemi Comuni: Spesso, non è possibile una conversione diretta, richiedendo un lungo lavoro di editing o ridigitalizzazione. Questo accade perché alcuni formati CAD archiviano le informazioni come appaiono sulla carta:
- Le linee tratteggiate possono essere memorizzate come tante piccole linee distanziate.
- I retini di riempimento delle aree possono essere composti da numerose linee parallele o incrociate.
- File con "disegni" di questo tipo sono quasi inconvertibili e possono servire solo come base per la digitalizzazione manuale.
- Fasi Post-Conversione: Nei casi migliori, una volta convertiti i dati in formato topologico, è necessario:
- Controllare le congruenze topologiche (poligoni chiusi, archi appesi).
- Costruire la topologia.
- Attribuire codici identificativi e di classificazione agli elementi geografici. 📚 Esempio: Convertendo una mappa catastale CAD (es. DXF) in un GIS, si ottiene la geometria e le annotazioni (codici particelle). Se il modello GIS prevede una copertura poligonale classificata (edifici, terreni, strade) con codici particella, sarà necessario convertire i livelli geometrici del DXF, costruire la topologia, controllare le congruenze, classificare i poligoni e attribuire manualmente i codici usando il DXF come sfondo.
3️⃣ Da Metaformati e Formati ASCII a Formati Topologici Proprietari
Queste conversioni sono frequenti per dati da enti cartografici istituzionali o per trasferimenti tra sistemi senza conversione diretta.
- Formati "Neutri": Metaformati e ASCII sono strutturati per il trasferimento dati e non direttamente utilizzabili dai software GIS. Hanno una struttura dichiarata che permette la creazione di procedure di conversione.
- Differenze:
- Formati ASCII: Spesso definiti dalle case produttrici per import/export. Generalmente non contemplano l'aspetto topologico, contenendo solo informazioni di base. La topologia deve essere ricostruita con funzioni software. 📚 Esempio: Una mappa tematica di uso del suolo in ASCII può contenere contorni di poligoni come sequenze di linee e un punto interno con codice di uso del suolo. Si importano linee e punti, poi si ricostruisce la topologia per riconoscere i poligoni.
- Metaformati: Considerati standard di trasferimento (es. NTF del Catasto, DIGEST dell'Istituto Geografico Militare). Possono contenere anche aspetti topologici. Sono strutture di record definite, spesso personalizzate dagli enti, e sono spesso supportati dai software GIS commerciali.
3.2 Conversioni tra Formati di Dati Raster
Oggi, le conversioni tra formati raster sono meno necessarie, poiché i software GIS leggono un'ampia varietà di formati.
- Eccezione: Se si desidera un formato che includa il file di georeferenziazione (es. GeoTIFF), una conversione potrebbe essere necessaria.
- Compressione: Esistono formati raster che comprimono molto le immagini, riducendo l'occupazione di memoria e facilitando la consultazione (anche via Internet). Per la conversione si usano software specifici, mentre per la consultazione sono disponibili moduli software per i prodotti GIS. ⚠️ Attenzione: La compressione può modificare il contenuto dell'immagine. Anche se impercettibile all'occhio umano, questa modifica può essere determinante per analisi ed elaborazioni successive. 📚 Esempio: Immagini satellitari multibanda compresse e poi classificate con algoritmi statistici possono portare a risultati inattendibili. La scelta del formato e del metodo di conversione deve sempre considerare l'uso finale dei dati.








