Il
Geographic Information System
(
GIS
) (anche detto
sistema informativo geografico
o anche
sistema informativo territoriale
) e un
sistema informativo
computerizzato
che permette l'acquisizione, registrazione, analisi, visualizzazione, restituzione, condivisione e presentazione di
informazioni
.
E quindi un sistema informativo in grado di associare dei dati alla loro
posizione geografica
sulla
superficie terrestre
e di elaborarli per estrarne informazioni. Il suo principale utilizzo e nella
cartografia
digitale, nella graficizzazione e nello studio di
fenomeni
umani e naturali terrestri.
La tecnologia GIS integra in un unico ambiente le piu comuni operazioni legate all'uso di database (interrogazioni e analisi statistiche) con l'analisi geografica consentita dalle
cartografie numeriche
, sia
raster
che vettoriali. I GIS permettono di analizzare una entita geografica sia per la sua completa natura geometrica (e simbolica) sia per il suo totale contenuto informativo. Cio e reso possibile dall'integrazione di due sistemi prima separati: i sistemi di disegno computerizzato (
CAD
-Computer Aided Design) e i database relazionali (
DBMS
-Data Base Management System). L'implementazione del GIS avviene tramite i
sistemi informativi territoriali
(SIT).
Il GIS consente di mettere in relazione tra loro dati diversi, sulla base del loro comune riferimento geografico in modo da creare nuove informazioni a partire dai dati esistenti. Il GIS offre ampie possibilita di interazione con l'utente e un insieme di strumenti che ne facilitano la personalizzazione e l'adattamento alle problematiche specifiche dell'utente.
I GIS presentano normalmente delle funzionalita di analisi spaziale ovvero di trasformazione ed elaborazione degli elementi geografici degli attributi. Esempi di queste elaborazioni sono:
- l'overlay topologico: in cui si effettua una sovrapposizione tra gli elementi dei due temi per creare un nuovo tematismo (ad esempio per sovrapporre il tema dei confini di un parco con i confini dei comuni per determinare le superfici di competenza di ogni amministrazione o la percentuale di area comunale protetta);
- le interrogazioni spaziali, ovvero delle interrogazioni di basi di dati a partire da criteri spaziali (vicinanza, inclusione, sovrapposizione etc.)
- il buffering: da un tema puntuale, lineare o poligonale definire un poligono di rispetto ad una distanza fissa o variabile in funzione degli attributi dell'elemento
- la segmentazione: algoritmi di solito applicati su temi lineari per determinare un punto ad una determinata lunghezza dall'inizio del tema;
- la network analysis: algoritmi che da una rete di elementi lineari (es. rete stradale) determinano i percorsi minimi tra due punti;
- l'analisi spaziale: algoritmi che utilizzando modelli dati raster effettuano analisi spaziali di vari tipi, ad es: analisi di visibilita;
- analisi geostatistiche
: algoritmi di analisi della correlazione spaziale di variabili georeferite.
Le applicazioni
webGIS
permettono la distribuzione di dati geo-spaziali, in reti internet e intranet, sfruttando le analisi derivanti dai software GIS e per mezzo di classiche funzionalita di applicazioni web-based pubblicano informazioni geografiche nel World Wide Web. Un sistema webGIS si basa su normali funzionalita client-server, come una classica architettura Web.
[1]
Per la rappresentazione dei dati in un sistema informatico occorre formalizzare un modello rappresentativo flessibile che si adatti ai fenomeni reali. Nel GIS abbiamo tre tipi di informazioni:
- geometriche: relative alla rappresentazione cartografica degli oggetti rappresentati; quali la forma (punto, linea, poligono), la dimensione e la posizione geografica;
- topologiche: riferite alle relazioni reciproche tra gli oggetti (connessione, adiacenza, inclusione ecc…);
- informative: riguardanti i dati (numerici, testuali ecc…) associati ad ogni oggetto.
Il GIS prevede la gestione di queste informazioni in un
database
relazionale.
L'aspetto che caratterizza il GIS e quello geometrico: esso memorizza la posizione del dato impiegando un sistema di
proiezione
reale che definisce la posizione geografica dell'oggetto. Il GIS gestisce contemporaneamente i dati provenienti da diversi sistemi di proiezione e riferimento (es.
UTM
o Gauss Boaga)
A differenza della
cartografia
su carta, la scala in un GIS e un parametro di qualita del dato e non di visualizzazione. Il valore della scala esprime le cifre significative che devono essere considerate valide delle coordinate di georeferimento. Quando un sistema informativo territoriale puo essere utilizzato via Web viene considerato un
webgis
.
I dati possono essere correlati alla loro posizione geografica in due tipi principali:
vettoriali
e
raster
.
I dati vettoriali sono costituiti da elementi semplici quali punti, linee e poligoni, codificati e memorizzati sulla base delle loro coordinate. Un punto viene individuato attraverso le sue
coordinate
reali (
x1
,
y1
); una linea o un poligono attraverso la posizione dei suoi nodi (
x1
,
y1
;
x2
,
y2
; ...). A ciascun elemento e associato un
record
del
database
che contiene tutti gli attributi dell'oggetto rappresentato.
Il dato raster permette di rappresentare il mondo reale attraverso una matrice di celle, generalmente di forma quadrata o rettangolare, dette
pixel
. A ciascun pixel sono associate le informazioni relative a cio che esso rappresenta sul territorio. La dimensione del pixel (detta anche
pixel size
), generalmente espressa nell'unita di misura della carta (metri, chilometri, etc.), e strettamente relazionata alla precisione del dato.
I dati vettoriali e i dati raster si adattano ad usi diversi. La cartografia vettoriale e particolarmente adatta alla rappresentazione di dati che variano in modo discreto (ad esempio l'ubicazione dei cassonetti dei rifiuti di una citta o la rappresentazione delle strade o una carta dell'uso del suolo), la cartografia raster e piu adatta alla rappresentazione di dati con variabilita continua (ad esempio un
modello digitale di elevazione
o una carta di acclivita del versante).
Sviluppo e diffusione del formato ESRI Shapefile
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]
Dalla fine degli anni ottanta, con l'espansione dell'utilizzo dei
PC
, si diffonde il mercato dei programmi
desktop
;
da questo periodo, tra gli strumenti di disegno tecnico e pianificazione territoriale i Sistemi Informativi Geografici sono secondi per notorieta e utilizzo unicamente agli strumenti CAD.
[
senza fonte
]
Tra le societa di sviluppo software interessate allo sviluppo del settore GIS, alla sua diffusione e alla commercializzazione nel mondo vi e la
ESRI
; questa azienda, nel Luglio 1998, ha sviluppato il formato vettoriale geometrico non topologico chiamato
Esri shapefile
e ha permesso il suo utilizzo anche ai software sviluppati da terze parti.
[2]
La licenza del formato .shp e ancora oggi proprieta della Esri sebbene molti dei componenti che formano lo standard abbiano
licenze
open
come ad esempio il formato file .dbf utilizzato sia dallo shapefile che da altri programmi, come ad esempio
LibreOffice
, per amministrare le informazioni in semplici database tabellari.
Il rilascio del formato shapefile e centrale per la diffusione nel mondo dei sistemi GIS
che hanno riscontrato un incremento di utilizzo, sviluppo e applicazione da parte di altre case software e singoli gruppi di programmazione.
[
senza fonte
]
Dal 1998, una tappa importante della diffusione degli strumenti GIS e stata il rilascio di
GRASS GIS
da parte dall'
US Army Corps of Engineers
(esercito degli Stati Uniti d'America), di pubblico dominio nel 1996, e dal 1999 rilasciata sotto
GNU General Public License
. GRASS GIS, nel suo sistema la visualizzazione, lettura e modifica vettoriale ha implementato anche la possibilita di uso dello standard .shp.
Il punto di svolta per la comunita Free Libre and Open Source Software (
FLOSS
) si ha con la programmazione di Quantum Gis (dal 2013
QGIS
), programmato da Gary Sherman inizialmente come visualizzatore dei layer del potente
DBRMS
PosrgreSQL
nella sua estensione
PostGIS
. Il
web 2.0
e lo sviluppo collaborativo hanno fatto nascere nel 2006 l'Open Source Geospatial Foundation
OSGeo
, organizzazione non-profit finalizzata al sostegno e alla promozione di tecnologie aperte e dati geospaziali.
OSGeo nel 2007 riconosce Quantum GIS (QGIS) che nell'ultimo decennio e divenuto il software GIS piu diffuso e utilizzato al mondo.
[
non chiaro
]
Motivi della diffusione globale del GIS FLOSS negli anni 2000
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]
La diffusione e dell'utilizzo di GRASS GIG, QGIS e altri software GIS FLOS (come Marble e
gvSIG
) e aumentato fino al 2008 in maniera lenta e negli anni successivi in maniera esponenziale.
Rispetto ai prodotti sviluppati da ESRI, una grande spinta per i software riconosciuti dalla OSGeo e stata il susseguirsi delle crisi economiche degli
anni duemila
, degli anni dieci e degli anni venti del
XXI secolo
, oltre che la gratuita dei software FLOSS.
A cio si aggiunge la diffusione dei sistemi operativi
UNIX
e
LINUX
a partire dagli anni 2000, a discapito del monopolio detenuto fino agli
anni novanta
dal sistema
Microsoft Windows
. I sistemi ESRI, detentori della maggior fetta di mercato globale dei sistemi GIS fino al 2013, sono sviluppati principalmente per utenti Windows.
Altri progetti sviluppati da case software proprietarie e dalla OSGeo
Foundation
, in ordine di diffusione e utilizzo, sono elencati di seguito:
- Web Mapping
;
- Spatial Databases
;
- Geospatial Libraries
;
- Content Management Systems (CMS)
;
- Metadata Catalogues
.
All'inizio degli anni venti del XXI secolo, i software riconosciuti dalla OSGeo Foundation coprono oltre il 50% dei download mondiali di software GIS e 32 capitoli nazionali
[3]
.
La versatilita, l'utilita e la gratuita dei software riconosciuti dalla OSGeo hanno avuto una decisa diffusione negli anni 2010, anche presso gli utenti di sistemi
CAD
proprietari.
Gli elementi fondamentali di un GIS sono:
- Strumenti per l'input e gestione degli elementi geografici
- Un
database relazionale
(
RDBMS
)
- Strumenti che supportano interrogazioni, analisi e visualizzazioni
- Interfaccia utente
grafica (GUI) per consentire un facile accesso
I principali software GIS proprietari sono:
I principali software GIS
open source
sono:
Nonostante lo studio dei fenomeni terrestri sia mediamente il motivo di utilizzo piu diffuso dei sistemi GIS, esso non e l'unico: sulle piu diffuse piattaforme GIS vi e infatti la possibilita di utilizzo dei
sistemi di riferimento
dei principali pianeti del
Sistema Solare
e dei loro principali satelliti, raccolti assieme ai sistemi di coordinate terrestri nel database SRID dell'
European Petroleum Survey Group
(
EPSG
).
L'utilizzo del GIS consente alle Agenzie Spaziali e agli
astronomi
di pianificare e studiare la superficie dei pianeti del Sistema Solare utilizzando le medesime metodologie terrestri.
- Michael Worboys e Matt Duckham,
GIS: a computing perspective
, Boca Raton, London, New York, Washington, CRC Press, 2004,
ISBN
978-0-203-48155-4
.
- GIS
, su
Treccani.it ? Enciclopedie on line
,
Istituto dell'Enciclopedia Italiana
.
- Mario Cataudella,
GIS
, in
Enciclopedia Italiana
, VI Appendice,
Istituto dell'Enciclopedia Italiana
, 2000.
- (
EN
) Michael N. Demers,
GIS (computer system)
, su
Enciclopedia Britannica
, Encyclopædia Britannica, Inc.
- (
EN
)
Geographic information systems
, su
Enciclopedia Britannica
, Encyclopædia Britannica, Inc.
- (
EN
)
Opere riguardanti Geographic information systems
/
Geographical information systems (GIS)
/
Geoinformationssystem
/
Systemes d'information geographique
, su
Open Library
,
Internet Archive
.
- (
EN
)
Geographic Information System
, in
Free On-line Dictionary of Computing
, Denis Howe.
Disponibile con licenza
GFDL
- Open Geospatial Consortium - Organizzazione No Profit per lo Standard dei Dati Geospaziali