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CAPITOLO 4
IL PROGETTO GIS
“CASTAGNETO CARDUCCI PIANA”
4.1 – Introduzione
Il progetto “Castagneto Carducci Piana” realizzato in ambiente GIS, utilizzando le funzionalità della suite Arc GIS 9.3, ha rappresentato, nel corso del lavoro di preparazione e di stesura sia della presente tesi, così come di quella parallela a cura di Bertocchini (2011), un importante strumento per l’archiviazione, la visualizzazione dei dati utilizzati e per la realizzazione degli elaborati cartografici.
Sulla scorta di questa utilità si è deciso, al termine del lavoro, di riunire tutti i dati utilizzati e prodotti in modo di creare un progetto esportabile ed utilizzabile anche da terze persone che rispondesse anche a criteri di interrogabilità, nell’ambito del processo di approfondimento della conoscenza relativa ai dati di partenza del lavoro e agli elaborati prodotti, e di aggiornamento degli stessi.
In questo capitolo si procederà quindi ad un inquadramento teorico delle funzionalità del GIS, ad una descrizione accurata del progetto prodotto e ad una breve escursione sulle potenzialità dello stesso.
4.2 – Definizione di GIS
Per meglio comprendere quanto verrà esposto più avanti nel testo, è necessario fornire alcune basi teoriche sul GIS e sul suo ruolo nella visualizzazione e nella realizzazione dei prodotti che afferiscono, in senso ampio, alla categoria della geologia così come a quella della geografia.
La geografia, per tradizione, fornisce una struttura ed un linguaggio importanti per organizzare e comunicare concetti chiave che riguardano il mondo. In tale contesto, il GIS offre nuovi meccanismi per “catturare” la conoscenza della geografia attraverso cinque
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elementi di base:• Mappe
• Data set geografici • Modelli di dati
• Modelli logici ed algoritmi di calcolo • Interfacce grafiche personalizzate
Un GIS “intelligente” è un’applicazione che, partendo dai cinque elementi sopra citati, permette di riassumere, immagazzinare e rielaborare le informazioni sul territorio in esame in modo da costruire un vero e proprio strumento di supporto alle decisioni. Il GIS si propone, dunque, come uno strumento che può essere usato per analizzare un’enorme quantità di dati al fine di prendere decisioni in merito a “trasformazioni” del territorio (Lapucci et Alii, 2005). Esistono differenti definizioni di un GIS, basate essenzialmente su alcune particolarità della tipologia di programma.
Un GIS può quindi essere definito, basandosi sugli strumenti offerti dai vari software esistenti, come:
Un potente insieme di strumenti utili a collezionare, immagazzinare, recuperare,
trasformare e mostrare dati di tipo spaziale dal mondo reale (Burrough 1986);
Una tecnologia informatica che immagazzina, analizza e mostra dati geografici e non (Parker, 1988).
Un’altra tipologia di definizione del GIS è basata sulla possibilità del GIS stesso di interagire con i database:
Un sistema di database in cui la maggior parte dei dati sono spazialmente indicizzati
e su cui opera un gruppo di procedure per rispondere a interrogazioni sulle entità spaziali nel database stesso (Smith et Alii, 1987);
Qualsiasi sistema di procedure, manuali o informatiche, usate per immagazzinare e
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Una ulteriore tipologia di definizione dei GIS è quella basata sul sistema organizzativo alle spalle del software: Un set automatizzato di funzioni che offrono professionisti con capacità avanzate per
l’immagazzinamento, la ricerca, la manipolazione e la restituzione di dati geograficamente situati (Ozemoy et Alii, 1981);
Un sistema decisionale che comporta l'integrazione di dati spazialmente riferiti in un
ambito di risoluzione dei problemi (Cowen, 1988).
Tutte le definizioni precedentemente fornite offrono, nel loro insieme, la corretta visuale di cosa sia il GIS, di chi ci lavori e di quali siano le finalità di un progetto elaborato in questo determinato ambiente. Questo perché il GIS è fondamentalmente strutturato in tre componenti:
1. L’Hardware;
2. I moduli dell’applicazione software;
3. Un contesto operativo opportuno (SIT – Sistema Informativo Territoriale).
Un progetto realizzato in ambiente GIS consente quindi, al contesto di chi operi in un SIT, di immagazzinare, visualizzare, manipolare ed interrogare dei dati di tipo geografico e non solo tramite il supporto di hardware e software adeguati.
Sulla scorta di queste possibilità è stato creato il progetto “Castagneto Carducci Piana”, utilizzando i dati reperiti e quelli realizzati nell’ambito della tesi di Bertocchini (2011) e della presente.
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4.3 – Realizzazione e descrizione del progetto
Nella realizzazione del progetto “Castagneto Carducci Piana” sono stati utilizzati essenzialmente i tre applicativi di Arc View della suite Arc GIS della ESRI:
ARC CATALOG: è un’interfaccia del tipo Esplora Risorse per la gestione degli shapefile e delle altre strutture – dati. Da questa interfaccia è stato creato e gestito il Personal Geodatabase in cui sono stati memorizzati i dati cartografici prodotti strutturando ed indicizzando i dati contenuti;
ARC TOOLBOX: è un’interfaccia grafica dalla quale è stato possibile attivare funzioni avanzate di editazione delle varie cartografie;
ARC MAP: rappresenta lo strumento principale di editazione e consultazione, in cui sono state create e gestite le varie cartografie ed i vari dati a disposizione.
Mentre Arc Toolbox è stato usato esclusivamente per la realizzazione della cartografia di tipo geotecnico e per la realizzazione di alcuni elaborati da parte di Bertocchini (2011), gli altri applicativi rappresentano l’ossatura del progetto stesso.
In ambiente Arc Catalog è quindi possibile visualizzare il Personal Geodatabase prodotto sotto il nome “Prove” [Fig. 4.1] che funge da contenitore del Feature Dataset e delle tabelle ad esso associate cerchiate in verde, relative alle coordinate geografiche e alle informazioni riguardanti le Feature class stesse.
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4.1 – Visualizzazione del Geodatabase “Prove” da ArcCatalog134
In fig. 4.1 è possibile vedere il Geodatabase “Prove” cerchiato in rosso, il Feature Dataset cerchiato in arancione e le tabelle esterne.Un geodatabase è un modello di organizzazione dei dati territoriali complesso che permette di personalizzare il modo di organizzare i dati, di inserire regole topologiche e consente alcune funzioni aggiuntive (per esempio associare un’immagine ad una Feature Class). Il Feature Dataset “Geoprove” del progetto “Castagneto Carducci Piana”contiene quindi una serie di elementi suddivisi su base geometrica e caratterizzati da campi simili e dal medesimo riferimento spaziale, note come Feature Class; nello specifico il sistema di proiezione utilizzato è noto come UTM – WGS84, dove le coordinate dell’intero territorio nazionale sono racchiuse nel fuso 32N, e su questo sistema di coordinate tutti gli elementi sono stati georeferenziati.
Il Feature Dataset rappresenta quindi l’insieme delle feature class mostrate nella parte destra della fig. 4.1. Per Feature Class si intende una collezione di oggetti cartografici con:
Lo stesso tipo di geometria (linee, punti o poligoni); Gli stessi campi;
Lo stesso riferimento spaziale
Le Feature class racchiuse nel dataset “Geoprove” rappresentano dei dati restituiti nel formato output standard del software, vale a dire in Shapefile (.SHP).
Gli Shapefile rappresentano una serie di file e tabelle associate atte a rappresentare una tipologia di dati vettoriale; i dati vettoriali rappresentano gli oggetti geografici attraverso una loro schematizzazione in punti, linee o poligoni basandosi su coppie o set di coordinate x, y contenute, nel nostro caso, nelle tabelle esterne associate ad essi e visualizzate in Arc Catalog con l’estensione .DBF.
L’intero geodatabase è stato quindi visualizzato, insieme agli altri elementi prodotti, in ambiente Arc Map, tramite un file ad estensione .MXD, tipica delle mappe create in ambiente Arc GIS.
Il file “Castagneto Carducci Piana.mxd” rappresenta quindi lo strumento più importante dell’intero progetto, grazie al quale è possibile visualizzare ed interrogare tutti gli elementi del progetto stesso.
Tralasciando tutte le barre degli strumenti visualizzate in Arc Map, si può dire che la visualizzazione in modalità data view della mappa sia divisa in due parti distinte: sulla destra
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appaiono gli elementi che vengono selezionati, spuntandoli, sulla colonna che elenca tutti ilayers presenti nel progetto, nota come tabella dei contenuti e posta nella parte sinistra dello
schermo [Fig. 4.2].
I vari elementi, descritti nel proseguio del testo, sono stati raggruppati per facilitare la visualizzazione e l’attivazione dei dati che formano i vari gruppi, noti come group layer, e sono stati organizzati in un ordine logico per cui, tranne l’eccezione del layer Maschera, i dati di tipo areale-poligonale stiano al di sotto dei layer di tipo lineare, questi ultimi posti al di sotto dei layer di tipo puntuale e delle annotazioni. Questa disposizione codificata permette che tutti i layers risultino visibili e non vi siano problemi di sovrapposizione. Infatti, ad esempio, sovrapponendo un layer di tipo poligonale ad uno di tipo puntuale, quest’ultimo non viene visualizzato, a meno che non si determini una certa trasparenza nella visualizzazione del poligono.
Il layer Maschera risulta essere al di fuori del group layer di appartenenza, vale a dire quello degli Shape poligonali del database. Questo perché, rappresentando la visualizzazione dello
shapefile di tipo poligonale “Area” visibile anche in fig. 4.1, delimita la zona pianeggiante
del Comune di Castagneto Carducci, area di interesse del presente lavoro come di quello del dott. Bertocchini, e deve quindi essere sempre visualizzata. In questo specifico caso, essendo
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il layer realizzato come una finestra, il fatto che la parte bianca nasconda gli elementi lineari, puntuali ed areali posti al di sotto di essa, risulta giustificato, poiché questi elementi non rientrano nell’area di studio.Il group layer Annotation CTR rappresenta una serie di layer derivati dalla Banca Dati della Carta Tecnica Regionale della Toscana e mostra, se attivato, i toponimi della carta sotto forma di etichette o labels. Queste etichette, che presentano un estensione di tipo .DWG, sono quindi relative, così come tutti i file raggruppati nei group layers che riportano la dicitura CTR, ai fogli 294150, 294160, 305030, 305040 e 305070, così come indicato anche in cap.1.
Sotto il nome di Shape puntuali database sono raggruppati:
Pozzi (intesi come sondaggi stratigrafici)
Saggi
Penetrometrie
Foto
Come verrà esposto nel seguito questi dati, visualizzati nella Carta dei Dati di Base [Fig. 3.1], sono facilmente interrogabili per apprenderne le caratteristiche più importanti derivate dalle tabelle associate descritte in precedenza.
Il group layer chiamato Shape puntuali CTR racchiude al suo interno tre diverse tipologie di dato per ogni foglio:
File con estensione .PN che rappresentano i vertici trigonometrici regionali ;
File con estensione .PQ che rappresentano i punti quotati ;
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Il group layer degli Shape lineari database rappresenta una parte del progetto elaborata in maniera quasi esclusiva dal dott. Bertocchini per il suo lavoro di tesi. Al suo interno sono raggruppati le features di tipo lineare racchiuse nel feature dataset prove: I confini delle aree cartografate come zone palustri (ea) ;
I confini delle aree cartografate come dune costiere (da) ;
I confini delle aree cartografate come Ghiaie e Sabbie di Quadrelle (q10) ;
I confini delle aree cartografate come Sabbie di Donoratico (q9) ;
I confini delle aree cartografate come Calcareniti di Biserno (q8) ;
I confini delle aree cartografate come Sabbie di Val di Gori (q7) ;
I confini delle aree cartografate come Conglomerato di Montebamboli (q6) ;
I confini delle aree cartografate come Calcareniti di Bibbona (q5) ;
I confini dell’area di studio ;
La traccia delle sezioni geologiche .
La Feature singola chiamata tubatura ex – snam riporta il tracciato della tubatura oggetto della caratterizzazione geologico – tecnica.
Il group layer chiamato Shape lineari CTR racchiude al suo interno quattro diverse tipologie di dato per ogni foglio:
File con estensione .AI che rappresentano i fossi e corsi d’acqua ;
File con estensione .AV che rappresentano le strade ;
File con estensione .CU che rappresentano le isoipse ;
File con estensione .EL che rappresentano le lineazioni secondarie ;
Anche il group layer denominato Shape poligonali database è relativo alla tesi del dott. Bertocchini, parallela alla presente, e contiene due features:
Rilev_0 che evidenzia le zone dove non è stato concesso l’accesso per effettuare il rilevamento geologico;
Rilev_Urb che evidenzia le zone dove non è stato effettuato il rilevamento geologico a causa dell’elevata urbanizzazione.
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Il group layer chiamato Shape poligonali CTR racchiude al suo interno cinque diverse tipologie di dato per ogni foglio: File con estensione .AO che rappresentano gli isolati ;
File con estensione .AU che rappresentano le aree urbanizzate ;
File con estensione .EA che rappresentano lo sfondo e il mare ;
File con estensione .AD che rappresentano le aree idriche ;
File con estensione .AC che rappresentano i limiti amministrativi .
I restanti elementi che fanno parte del progetto “Castagneto Carducci Piana” non sono più rappresentati da shapefiles, ma da file di tipo Raster, che visualizzano immagini attraverso l’utilizzo di superfici caratterizzate da celle quadrate di dimensione prefissata che si ripetono in modo regolare formando una griglia nota come GRID, e di tipo TIN (Triangular Irregular
Network) che restituiscono immagini basate su algoritmi lineari che interpolano punti con
valori noti di altitudine o altro.
Nella tabella dei contenuti appare quindi il group layer chiamato Carta geologica, che racchiude al suo interno le immagini raster prodotte, per ogni foglio CTR, nell’ambito della tesi del dott. Bertocchini e raffiguranti la carta geologica della piana del Comune di Castagneto Carducci.
Seguono altri due group layer chiamati TIN_Fasce altimetriche e TIN_Fasce altimetriche X3. Al loro interno si ritrovano i TIN prodotti, per ogni foglio del CTR, nell’ambito della tesi parallela alla presente tramite Arc Toolbox utilizzando, come dati di partenza, i punti quotati, i vertici trigonometrici regionali e le isoipse recepite dalla banca dati del CTR; le immagini si riferiscono rispettivamente ai reali valori di altezza sul livello del mare ed ai valori di altezza moltiplicati tre volte, al fine di meglio evidenziare le variazioni altimetriche dell’area, associandole ai confini delle dei corpi geologici descritti nel Capitolo 2.
Aprendo le due carte all’interno della tabella dei contenuti, cliccando il segno + posto accanto al nome dell’elemento prescelto, è possibile vedere l’associazione tra le quote altimetriche, pure o moltiplicate, ed i colori utilizzati nel TIN.
Il seguente gruppo di elementi, chiamato, Carta geotecnica, racchiude al suo interno due
layers chiamati, per brevità, carta geotecnica di superficie e carta geotecnica di profondità;
essi rappresentano le due carte delle Unità Geotecniche a comportamento affine su base penetrometrica descritte ampiamente nel precedente capitolo. Entrambe le carte mostrano, se
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aperte utilizzando il medesimo procedimento descritto per i TIN, l’associazione tra i colori utilizzati in legenda ed i valori dei codici numerici.L’ultimo group layer che appare nella tabella dei contenuti è chiamato Cartografia di base e racchiude al suo interno la carta prodotta dal dott. Muti e non pubblicata insieme alla carta idrogeologica e a quella geomorfologica prodotte nell’ambito della stesura del Piano Strutturale del Comune di Castagneto Carducci.
Tutti i vari elementi descritti possono essere visualizzati contemporaneamente o separatemente, a seconda delle esigenze, selezionandoli dalla tabella dei contenuti, alla scala prescelta, selezionabile nell’apposita finestra o utilizzando gli strumenti di zoom messi a disposizione dal programma stesso..
La modalità di visualizzazione Layout view permette invece, presentando la medesima tabella dei contenuti, di preparare il progetto rendendolo esportabile sotto forma di immagine o di carta tematica.
4.4 – Potenzialità del progetto
Le potenzialità del progetto proposto sono da ascrivere a due funzionalità tipiche dell’applicativo Arc Map così come di tutti i progetti realizzati in ambiente GIS:
Semplice implementazione dei dati;
Possibilità di interrogazione dei dati stessi.
L’implementazione dei dati presenti nel progetto può essere eseguita secondo due diverse modalità.
Nel caso di dati già esistenti in formato digitale, siano essi shapefiles o raster, essi possono essere introdotti nel progetto tramite il tasto Add data [Fig. 4.3]. Selezionando questo tasto si apre un menù a tendina del tipo Esplora risorse da cui è possibile selezionare l’elemento da inserire.
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L’altra modalità di implementazione del progetto è relativa alle modalità di editazione fornite da ArcMap. La generazione di nuovi elementi tramite l’editing prende le basi dagli oggetti già presenti nel progetto e viene attivata premendo il tasto “Start Editing” [Fig. 4.4]. Una volta avviata l’editazione si possono digitalizzare nuovi dati o modificare i dati esistenti tramite gli strumenti di Arc Toolbox. Una volta aggiornate le features esistenti o averne create di nuove, si deve porre fine all’editazione cliccando su “Stop Editing”.4.3 – il tasto Add Data, cerchiato in rosso, ed il menù a tendina
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Le possibilità di interrogazione del progetto risiedono principalmente nell’utilizzazione di due funzionalità della suite Arc GIS, che verranno descritte utilizzando quanto realizzato ed immagazzinato nel Feature dataset “Geoprove”.La prima modalità di interrogazione consiste nell’utilizzo del tasto Identify sulla visualizzazione dei dati in carta [Fig. 4.5].
La tabella che si apre in corrispondenza dell’elemento da identificare mostra le caratteristiche relative ai campi formanti le tabelle associate alle varie Feature class.
Nello specifico questi campi sono:
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Pozzi
Object Id – Visualizza il numero progressivo che identifica l’elemento; Lat_ - Visualizza il valore della latitudine;
Long_ - Visualizza la longitudine;
Key - Visualizza la chiave primaria che identifica l’elemento;
Coord_pozzi_features_log - Visualizza l’indirizzo del link associato; Shape - Visualizza la geometria che definisce l’elemento;
Vecchio_num - Visualizza la classificazione originale dell’elemento.
Penetrometrie
Object Id - Visualizza il numero progressivo che identifica l’elemento; Vecchio_num - Visualizza la classificazione originale dell’elemento; Lat_ - Visualizza il valore della latitudine;
Long_ - Visualizza la longitudine;
Code_sup - Visualizza il codice numerico di caratterizzazione geotecnica superficiale;
Code_prof - Visualizza il codice numerico di caratterizzazione geotecnica profonda;
Log - Visualizza l’indirizzo del link associato;
Vecchio_num - Visualizza la classificazione originale dell’elemento; Shape - Visualizza la geometria che definisce l’elemento;
Saggi
Object Id - Visualizza il numero progressivo che identifica l’elemento; Lat_ - Visualizza il valore della latitudine;
Long_ - Visualizza la longitudine;
Key - Visualizza la chiave primaria che identifica l’elemento; Log - Visualizza l’indirizzo del link associato;
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Foto
Object Id - Visualizza il numero progressivo che identifica l’elemento; Lat_ - Visualizza il valore della latitudine;
Long_ - Visualizza la longitudine;
Key - Visualizza la chiave primaria che identifica l’elemento; Log - Visualizza l’indirizzo del link associato;
Shape - Visualizza la geometria che definisce l’elemento;
Le informazioni relative agli elementi lineari del database sono pressappoco i medesimi, tranne l’informazione relativa alle lunghezze degli stessi, così come le informazioni riguardanti gli elementi poligonali del database riportano la misura della superficie.
La seconda modalità di interrogazione del progetto consiste nell’utilizzo del tasto che attiva i link associati ai vari elementi [Fig. 4.6], il cui indirizzo è scritto all’interno del campo Log o
Coord_pozzi_features_log delle tabelle associate agli elementi.
Una volta cliccato il tasto descritto compare un selezionatore che, posto sopra l’elemento di interesse ed effettuato un ulteriore click, attiva un link di tipo .PDF, un documento, o .PNG, un immagine, che esplica alcune caratteristiche dell’elemento o ne mostra la realizzazione, soprattutto per quanto riguarda le sezioni geologiche.
Il progetto “Castagneto Carducci piana” risulta quindi utile, come detto, per la visualizzazione degli elementi prodotti, e consente inoltre la possibilità di introdurre elementi di nuovo interesse e di interrogare quelli presenti approfondendone così la conoscenza.
