32
2. CREAZIONE DI UNA BASE GIS PER LA GESTIONE DEL TERRITORIO: LA METODOLOGIA
2.1. INTRODUZIONE AL GIS
Il GIS, Geographical Information System, è una tecnologia digitale integrata per l’archiviazione, l’analisi, l’organizzazione e la comunicazione di elementi spaziali georeferenziati, cioè dati identificabili a livello spaziale e integrabili con una base cartografica52.
L’elemento distintivo delle applicazioni GIS è proprio l’utilizzo di dati georeferenziati, cioè identificabili in base ad un sistema di coordinate geografiche. Georeferenziare significa tradurre dati spaziali in sistemi di coordinate note rispetto alla superficie della tessa, cioè utilizzare dati geodetici. La geodesia è un campo di studi che riguarda la misurazione delle dimensioni e della forma della Terra e le relative localizzazioni topografiche; attraverso la geodesia possiamo attribuire una posizione geografica ad ogni punto della superficie terrestre53.
La tecnologia GIS inoltre collega gli elementi cartografici-spaziali ai dati raccolti in un database, rendendo così possibile la visualizzazione e l’interrogazione di dati incrociati, al fine di creare nuovi contesti e informazioni. Questo si realizza principalmente secondo due indirizzi di elaborazione: la sovrapposizione dei dati e le elaborazioni spaziali. La conoscenza attraverso la sovrapposizione deriva dalla proprietà di visualizzazione contemporanea dei diversi livelli informativi; mentre la conoscenza attraverso le elaborazioni spaziali deriva dalla costruzione di nuovi modelli geografici a partire dalla connessione dei dati.
52
Forte 2002, p. 13. 53
Figura 16 Rappresentazione tipica dei tematismi
I dati possono essere strutturati in diversi modi: si possono
raster. La struttura vettoriale individua gli elementi del territorio rappresentandoli fisicamente come punti, linee e poligoni (
I dati vettoriali orientati ai
quale le entità che rappresentano gli elementi del territorio sono a ognuna di esse sia possibile associare informazioni descrittive. La struttura raster è composta da immagini definite dai
matrici di righe e colonne. Per ogni
del pixel nello spazio e z dove risiede un’informazione numerica (qualitativa o qu Per organizzare i dati geografici nella struttura raster
reticolato ortogonale in celle di forma quadrata, numerate come gli elementi di una matrice. Il vantaggio di questa struttura è rappresentato ess
permette una facile gestione ed elaborazione
In campo culturale il GIS risulta un sistema e un modello spaziale di archiviazione e elaborazione di dati, eventi e attività spaziali, finalizzato all’interpretazione
archeologico e storico. In ambito pratico si tratta di una rappresentazione a più livelli di tematismi cartografici, cioè la sovrapposizione di più strati che contengono informazioni diverse nello stesso sistema spaziale.
54
Biallo 2002, pp. 40-47.
Rappresentazione tipica dei tematismi GIS nello spazio territoriale (Forte 2005, p. 14)
e strutturati in diversi modi: si possono distinguere elementi
. La struttura vettoriale individua gli elementi del territorio rappresentandoli fisicamente come punti, linee e poligoni (o un insieme composto di queste entità geografiche di base).
I dati vettoriali orientati ai GIS sono caratterizzati da una struttura tipologica, grazie alla quale le entità che rappresentano gli elementi del territorio sono organizzate in modo tale che
ognuna di esse sia possibile associare informazioni descrittive.
è composta da immagini definite dai pixel (picture element
matrici di righe e colonne. Per ogni pixel si hanno tre valori: x e y che esprimono la posizione dove risiede un’informazione numerica (qualitativa o qu
ografici nella struttura raster il territorio viene suddiviso secondo un reticolato ortogonale in celle di forma quadrata, numerate come gli elementi di una matrice. Il vantaggio di questa struttura è rappresentato essenzialmente dalla sua semplicità che ne
permette una facile gestione ed elaborazione54.
il GIS risulta un sistema e un modello spaziale di archiviazione e elaborazione di dati, eventi e attività spaziali, finalizzato all’interpretazione
archeologico e storico. In ambito pratico si tratta di una rappresentazione a più livelli di tematismi cartografici, cioè la sovrapposizione di più strati che contengono informazioni diverse nello stesso sistema spaziale.
33
Forte 2005, p. 14).
distinguere elementi vettoriali o . La struttura vettoriale individua gli elementi del territorio rappresentandoli fisicamente
geografiche di base). a tipologica, grazie alla organizzate in modo tale che
picture element), organizzati in che esprimono la posizione dove risiede un’informazione numerica (qualitativa o quantitativa).
il territorio viene suddiviso secondo un reticolato ortogonale in celle di forma quadrata, numerate come gli elementi di una matrice.
enzialmente dalla sua semplicità che ne
il GIS risulta un sistema e un modello spaziale di archiviazione ed elaborazione di dati, eventi e attività spaziali, finalizzato all’interpretazione del paesaggio archeologico e storico. In ambito pratico si tratta di una rappresentazione a più livelli di tematismi cartografici, cioè la sovrapposizione di più strati che contengono informazioni
34 In campo archeologico il GIS trova applicazione in quanto l’archeologia è una disciplina
spaziale, cioè ogni dato archeologico ha una connotazione nello spazio55.
Le ragioni del successo di questa nuova tecnologia in questo ambito disciplinare sono principalmente la riproducibilità, la gestione dei dati, la potenza di analisi, l’archiviazione, l’organizzazione di informazioni e la creazione di modelli predittivi.
In sintesi gli scopi principali di un GIS archeologico sono: l’archiviazione dei dati e la loro elaborazione per ottenere nuove informazioni.
Le tecnologie GIS applicabili in ambito archeologico si possono suddividere in due tipologie: i GIS intra-sito e i GIS inter-sito.
I primi sono progettati per la gestione di dati provenienti da un unico contesto di scavo e aiutano a gestirne la sua complessità; mentre i secondi sono applicati ad un paesaggio
archeologico molto più ampio e consentono di studiarne l’evoluzione diacronica56.
Importante è anche la distinzione, legata al tipo di dato che si intende gestire, tra cartografia archeologica e cartografia tematica.
La cartografia archeologica è strettamente legata alla restituzione topografica delle evidenze e trova applicazione nel campo della tutela e della pianificazione. Essa prevede una
georeferenziazione dei rinvenimenti attraverso una rappresentazione planimetrica. La cartografia tematica è invece destinata a un uso scientifico del dato e finalizzata alla
comprensione dei processi storico-insediativi57.
Il GIS, in quanto applicazione informatica, è, quindi, uno strumento utile per ottimizzare i processi di analisi storica pur rimanendo un semplice supporto all’attività di ricerca. Tale sistema non ha, infatti, alcuna capacità d’elaborazione critica: la sua principale funzione, ma certamente non è poco, è quella di effettuare calcoli su dati spaziali in tempi rapidissimi e di
memorizzare grosse quantità di informazioni58.
2.2. BASE CARTOGRAFICA UTILIZZATA
Nella costruzione di una piattaforma GIS inter-sito per la gestione dei dati archeologici territoriali, il primo aspetto di cui occuparsi è quello della scelta di un’adeguata base cartografica. 55 Forte 2002, pp. 14-15. 56 Ibidem, p. 51. 57 Salzotti 2008, p. 55. 58 Ibidem, p. 2.
Per questa ricerca è stata utilizzata
Militare (IGM) in tavole 1: 25000 dei comuni di Fucecchio e Cerreto Guidi e della Carta Tecnica Regionale (CTR) in scala 1: 10000, entrambe in formato
Inoltre sono state inserite sul GIS anche una carta dell’uso del suolo realizzata dalla Regione Toscana (Corine Land Cover
Tutta la cartografia è stata poi caricata sul
Per integrare la ricerca sono state utilizzate anche fotografie aeree verticali dei due comuni in scala 1:25000, risalenti all’anno 2009 e fornite dal Circondario Empolese Valdelsa.
Figura 17 Esempio di sovrapposizione di layer in formato raster e vettoriale (http://www.gianfrancogiusto.it/2009/03/30/che
erca è stata utilizzata una base cartografica fornita dall’Istituto Geografico avole 1: 25000 dei comuni di Fucecchio e Cerreto Guidi e della Carta gionale (CTR) in scala 1: 10000, entrambe in formato raster
Inoltre sono state inserite sul GIS anche una carta dell’uso del suolo realizzata dalla Regione Corine Land Cover) e una carta litologica, sempre relative all’area presa in esame. Tutta la cartografia è stata poi caricata sul software AUTODESK MAP 3D.
Per integrare la ricerca sono state utilizzate anche fotografie aeree verticali dei due comuni in scala 1:25000, risalenti all’anno 2009 e fornite dal Circondario Empolese Valdelsa.
Esempio di sovrapposizione di layer in formato raster e vettoriale http://www.gianfrancogiusto.it/2009/03/30/che-cosa-e-il-gis-sistema-informativo
35 una base cartografica fornita dall’Istituto Geografico avole 1: 25000 dei comuni di Fucecchio e Cerreto Guidi e della Carta
e vettoriale.
Inoltre sono state inserite sul GIS anche una carta dell’uso del suolo realizzata dalla Regione ) e una carta litologica, sempre relative all’area presa in esame.
AUTODESK MAP 3D.
Per integrare la ricerca sono state utilizzate anche fotografie aeree verticali dei due comuni in scala 1:25000, risalenti all’anno 2009 e fornite dal Circondario Empolese Valdelsa.
Esempio di sovrapposizione di layer in formato raster e vettoriale
2.3. ANALISI DELL’EDITO
La ricerca ha preso avvio dallo studio della bibliografia edita per il territorio preso in esame dalla consultazione del Catasto Leopoldino del 1821.
I siti che sono emersi da questa ricerca sono stati poi inserit software Microsoft Access
scheda delle anomalie aeree
Il database è un insieme di archivi collegati secondo un particolare
tale da consentire la gestione dei dati. Il collegamento degli archivi può essere realizzato secondo strutture diverse; in questo caso è stato utilizzato il modello gerarchic
questo modello un segmento figlio può aver
Figura 18 Schema del database a struttura gerarchica
59
Biallo 2002, p.103.
2.3. ANALISI DELL’EDITO
dallo studio della bibliografia edita per il territorio preso in esame dalla consultazione del Catasto Leopoldino del 1821.
questa ricerca sono stati poi inseriti in un database composto da una scheda sito, una scheda bibliografica anomalie aeree.
è un insieme di archivi collegati secondo un particolare modello logico in modo tale da consentire la gestione dei dati. Il collegamento degli archivi può essere realizzato secondo strutture diverse; in questo caso è stato utilizzato il modello gerarchic
n segmento figlio può avere solo un segmento padre, ma non viceversa
abase a struttura gerarchica.
36 dallo studio della bibliografia edita per il territorio preso in esame e
database, elaborato con il scheda bibliografica e una
modello logico in modo tale da consentire la gestione dei dati. Il collegamento degli archivi può essere realizzato secondo strutture diverse; in questo caso è stato utilizzato il modello gerarchico ad albero. In
37 Nella scheda sito del database, realizzato per questa ricerca, sono state inserite tutte le
informazioni raccolte su ciascun sito, a sua volta collegato in maniera gerarchica a una scheda bibliografica e a una scheda per le eventuali anomalie da foto aeree.
Figura 19 Esempio di scheda sito.
La scheda sito è stata organizzata in 14 campi :
- Toponimo, nome del sito;
- Località del sito;
- Comune di appartenenza del sito;
- Coordinate Gauss-Boaga che indicano in maniera univoca la localizzazione del sito;
- La quota a cui è posizionato il sito e la sua geomorfologia;
- Il nome antico del sito con cui compare nelle attestazioni;
- L’idrografia del sito;
- L’attuale uso del suolo;
- La definizione del sito, cioè il tipo di attestazione che si ricava dalle fonti;
38
- Le informazioni storiche che si ricavano dalle fonti;
- L’affidabilità del posizionamento, poiché non sempre un sito risulta localizzabile con
precisione. Sono quindi stati usati 4 numeri, da 1 a 4 , che stanno a indicare la precisione con cui è localizzato un sito: 1= se conosco solo il comune in cui è posizionato;
2= se conosco solo la località del sito; 3= se conosco più o meno la sua localizzazione tramite informazioni come “è nelle vicinanze di…” o “ è adiacente a..”; 4= se ne conosco la precisa ubicazione grazie alla sua attuale presenza nelle carte IGM o CTR.
Ogni scheda sito è poi collegata ad una o più schede bibliografiche che indicano la bibliografia precisa del sito e l’ubicazione di essa tramite 5 campi:
- Il Toponimo;
- Il tipo di fonte, se si stratta cioè di un volume, una carta storica, un archivio ecc.;
- La bibliografia completa;
- La collocazione del libro, cioè dove è possibile reperirlo;
39
Figura 20 Esempio di scheda bibliografica.
Il database viene poi completato da una scheda per le anomalie da foto aeree, che vengono associate al sito più vicino.
La scheda si compone di 8 campi:
- Il nome del toponimo più vicino;
- Il quadrante di riferimento della foto;
- Le coordinate Gauss
- Il tipo di foto;
- Il tipo di anomalia che viene riscontrat
- L’anno di realizzazione della foto;
- La descrizione dell’anomalia.
In seguito alla compilazione del GIS, che ne ha permesso la georefe scheda sito.
In questo modo si è giunti ad
Fucecchio e Cerreto Guidi sulla quale sono posizionati i siti editi con le informazioni che sono state inserite nel database
Figura 22 Esempio di collegamento tra scheda e sito georeferenziato
La scheda si compone di 8 campi:
Il nome del toponimo più vicino; Il quadrante di riferimento della foto; Le coordinate Gauss-Boaga dell’anomalia;
Il tipo di anomalia che viene riscontrata; L’anno di realizzazione della foto; La descrizione dell’anomalia.
In seguito alla compilazione del database si è proceduto alla sua connessione
ha permesso la georeferenziazione sulla cartografia e l’associazione alla
In questo modo si è giunti ad avere, su un’unica base GIS, la cartografia dei comuni di Fucecchio e Cerreto Guidi sulla quale sono posizionati i siti editi con le informazioni che
database associato.
Esempio di collegamento tra scheda e sito georeferenziato.
40 oceduto alla sua connessione alla piattaforma
associazione alla propria
la cartografia dei comuni di Fucecchio e Cerreto Guidi sulla quale sono posizionati i siti editi con le informazioni che
41 2.4. ANOMALIE DA FOTO AEREE
A completamento della ricerca si è proceduto all’analisi delle foto aeree per la ricerca di anomalie che possano segnalare, o quantomeno far ipotizzare, la presenza di strutture sepolte, magari in corrispondenza dei siti editi.
Le foto aeree sono state caricate sulla piattaforma GIS e sono state analizzate per individuare la presenza di eventuali anomalie del terreno.
Le anomalie più diffuse che si possono cogliere da una foto aerea sono:
- i cropmarks, tracce che si verificano con la crescita dei cereali, su un terreno al di
sotto del quale sono presenti strutture murarie. Nel loro ciclo di crescita le piante, sviluppatesi in corrispondenza delle strutture interrate, subiscono un rallentamento dovuto all’impedimento che incontra il loro apparato radicale e soprattutto alla minore quantità d’acqua che in quel punto riescono a trarre dal suolo. Ciò induce nelle piante una precoce maturazione che quindi gli fa assumere una diversa colorazione rispetto alle piante vicine. Quindi i cereali nati sopra strutture interrate avranno una
colorazione più chiara e saranno meno rigogliosi, mentre quelli nati in corrispondenza di fossati avranno le condizioni per essere più rigogliosi e per avere una maturazione più lenta60.
Figura 23 Esempio di cropmarks (Musson, Palmer, Campana 2005).
60
42
- i grassmarks, tracce simili ai cropmarks, che però si verificano con tonalità di colore
molto più marcato delle precedenti e con la crescita di colture erbacee o associazioni erbacee spontanee, in particolare nei terreni lasciati a riposo. Qui il processo di risalita dell’acqua, non interrotto da lavori agricoli frequenti, rimane attivo più a lungo e facilita lo sviluppo della vegetazione, particolarmente in corrispondenza degli antichi fossati61.
- i dampmarks, tracce dovute ad anomalie della colorazione del suolo in conseguenza di
una maggiore o minore umidità esistente in corrispondenza dei resti sepolti. Esse si verificano su un terreno privo di vegetazione dopo un lungo periodo di pioggia e appaiono evidenziati quando il suolo tende a prosciugarsi. Anche qui vi sarà una maggiore umidità in corrispondenza di antichi fossati e una minore umidità in
corrispondenza di strutture sepolte62.
Figura 24 Esempio di dampmarks (Musson, Palmer, Campana 2005).
61
Cosci M. 1988, p. 71. 62
- i soilmarks, tracce dovute ad anomalie che si verificano sopra il terreno, con la colorazione che esso
meccanici portano in superficie frammenti di strutture murarie, ceramiche, laterizi, ecc.63.
- le anomalie d’altura
una qualche struttura con una localizzazione privilegiata.
Le anomalie individuate sono state vettorializzate in modo da ottenere una visione d’insieme unitamente ai siti ed eventualmente metterle in relazione al sito più vicino.
Nel caso in cui non sia possibile mettere in
comunque indicato il sito più vicino ma in questo caso ci sarà bisogno, in seguito, di una verifica sul campo.
Figura 25 Esempio anomalia vettorializzata collegata alla scheda
63
Ibidem, p. 71.
tracce dovute ad anomalie che si verificano sopra il terreno, con la colorazione che esso ne assume, in occasione di lavori agricoli quando i mezzi meccanici portano in superficie frammenti di strutture murarie, ceramiche, laterizi,
anomalie d’altura, tracce posizionate in punti strategici che possono far pensare a
struttura con una localizzazione privilegiata.
Le anomalie individuate sono state vettorializzate in modo da ottenere una visione d’insieme eventualmente metterle in relazione al sito più vicino.
i non sia possibile mettere in diretta relazione un’anomalia ad un sito verrà comunque indicato il sito più vicino ma in questo caso ci sarà bisogno, in seguito, di una
Esempio anomalia vettorializzata collegata alla scheda sito.
43 tracce dovute ad anomalie che si verificano sopra il terreno, con la
ne assume, in occasione di lavori agricoli quando i mezzi meccanici portano in superficie frammenti di strutture murarie, ceramiche, laterizi,
tracce posizionate in punti strategici che possono far pensare a
Le anomalie individuate sono state vettorializzate in modo da ottenere una visione d’insieme eventualmente metterle in relazione al sito più vicino.
diretta relazione un’anomalia ad un sito verrà comunque indicato il sito più vicino ma in questo caso ci sarà bisogno, in seguito, di una
44 2.5. SPERIMENTAZIONE DEL SOFTWARE AUTODESK MAP PER LA COSTRUZIONE DI UNA PIATTAFORMA GIS
L’uso di una piattaforma GIS per la ricerca territoriale ha consentito in primo luogo la georeferenziazione dei siti raccolti nel database, in modo da posizionarli sulla cartografia e poter dare una prima lettura d’insieme. In secondo luogo ha permesso la creazione di carte tematiche attraverso query che permettono di effettuare una lettura diacronica del paesaggio e delle dinamiche insediative che hanno contribuito a generarlo. Le query sono infatti strumenti che consentono di effettuare interrogazioni sul database e applicare dei filtri ai dati, in modo da isolare gruppi di elementi con particolari caratteristiche. Con questi gruppi di dati,
risultanti dalle query, è possibile creare varie carte tematiche attraverso il collegamento dei dati al GIS.
Inoltre la piattaforma GIS permette la gestione di una grande mole di dati e la sua archiviazione su supporti digitali, che ne rendono più veloce la consultazione e non si danneggiano nel tempo.
Tra i vari software capaci di svolgere queste operazioni la scelta è caduta su Autodesk Map, poiché possiede una versione “Educational” gratuita per le università e per gli studenti, risultando quindi accessibile a tutti.
Questo software è infatti già in uso dal Laboratorio di Archeologia Medievale dell’Università di Pisa per gestire i dati di scavo: con questa ricerca si è voluto sperimentarlo anche per la gestione dei dati territoriali, in modo da poter avere un sistema che possa integrare scavo e territorio.
Si può quindi dire di aver trovato un software capace di gestire sia i GIS inter-sito che i GIS intra-sito e che ci permette di passare rapidamente e con lo stesso sistema dalla micro alla macro scala e viceversa, in modo da poter studiare il territorio in tutti i suoi aspetti.
Le capacità di Autodesk Map non sono però limitate alle sole funzionalità usate per questa ricerca.
Per l’analisi spaziale del territorio il software è infatti capace di sviluppare e gestire, grazie alla sua visualizzazione in 3D, i Modelli Digitali di Elevazione del terreno (DEM), che consentono di produrre nuovi dati, come ad esempio le carte di acclività o di orientazione del versante o le carte di visibilità da un punto.
45
Figura 26 Esempio di modello DEM (http://map3d.blogspot.it/2009/11/autocad-map-3d-e-modelli-digitali-di.html)
Ulteriori applicazioni possono essere usate per lo studio del popolamento: ad esempio può essere usato il modello geografico dei “poligoni di Thiessen” per individuare l’area di pertinenza ideale di un determinato insediamento.
Con questo modello lo spazio viene diviso in poligoni convessi definiti a partire da una serie di punti generatori. Il poligono generato dovrebbe essere tale che ogni posizione al suo interno
sia più prossima al suo punto generatore che a qualunque altro64.
Figura 27 Suddivisione dello spazio in base al modello geografico dei poligoni di Thiessen: punti generatori e aree di pertinenza
(http://map3d.blogspot.it/2009/11/autocad-map-3d-e-modelli-digitali-di.html).
64
46 Concludendo, si può affermare che questo software non solo è risultato il più adatto a
svolgere la nostra ricerca, ma possiede anche altre funzionalità utili allo studio del territorio e alla gestione del dato archeologico.
