Concetti introduttivi sui sistemi di coordinate, sistemi di riferimento nazionali, creare una nuova location in GRASS GIS, importare ed esportare mappe raster e vettoriali. Lezioni 11/01/2012 e 12/01/2012.

1. Universita` degli Studi della Basilicata
Dipartimento di Ingegneria e Fisica dell'Ambiente (DIFA)
Creare una nuova location in
GRASS GIS
Ing. Margherita Di Leo

2. Concetti intoduttivi
● Per lavorare con GRASS, e` necessario conoscere
a priori la proiezione ed il sistema di coordinate
in cui stiamo lavorando, perche` tali informazioni
sono necessarie per definire la location.

3. La forma della Terra
● L'ellissoide (o sferoide) e` una superficie definita
matematicamente che approssima la forma reale
della Terra con un errore accettabile.
● Esistono diversi ellissoidi di riferimento, che
approssimano meglio una data zona piuttosto che
un'altra.
● Gli ellissoidi di riferimento sono usati
comunemente come superficie di riferimento per
definire una rete geodetica e qualunque punto
dello spazio di cui sia definita la latitudine, la
longitudine e l'elevazione sull'ellissoide.

4. La forma della Terra
Il geoide e` definito come la superficie
●
equipotenziale della forza di gravita` terrestre e
corrisponde al livello medio del mare.
● Per le proiezioni cartografiche, si utilizza un
ellissoide di riferimento per il posizionamento
orizzontale, mentre per il calcolo esatto della quota
e` necessario utilizzare il geoide.

5. Il datum geodetico
● Il datum geodetico e` un set di costanti che
definiscono il sistema di coordinate utilizzato per il
posizionamento sulla superficie terrestre.
● Il datum orizzontale definisce l'origine e
l'orientazione del sistema di posizionamento
orizzontale.
● Il datum verticale definisce l'origine del sistema in
riferimento al calcolo della quota (livello medio
mare).

6. Il datum geodetico
● Per sovrapporre due o piu` mappe, e` necessario
che i loro rispettivi datum coincidano.
● In caso contrario, le origini dei loro sistemi di
riferimento risultano traslati, e di conseguenza le
mappe risultano traslate tra di loro.

7. Le proiezioni cartografiche
● Quindi, il sistema geodetico di riferimento e` un
sistema per indicare dove si trova un oggetto sulla
superficie terrestre.
● Generalmente si esprimono due dati, la
longitudine e la latitudine.
● Una proiezione cartografica e` il risultato di
trasformazioni geometriche, matematiche o
empiriche di punti geografici espressi in
coordinate geografiche in punti espressi in
coordinate cartesiane.

8. Le proiezioni cartografiche
● Le proiezioni vengono usate per rappresentare su un piano
(con le carte geografiche) un fenomeno che nella realta` esiste
sulla superficie dell'ellissoide terrestre.
● E` impossibile evitare deformazioni.
● Le proiezioni cartografiche possono essere costruite e
classificate in modo da possedere alcune proprieta`. Ad
esempio una proiezione può essere:
● equivalente se mantiene i rapporti tra le superfici, cioè se le
superfici sono in scala;
● equidistante se mantiene i rapporti tra le distanze da un
punto (o da due punti, ma e` impossibile costruire carte con
tutte le distanze in scala);
● conforme (o equiangola, o isogonale) se mantiene gli angoli.

9. Le proiezioni cartografiche
● Le proiezioni cartografiche possono essere
classificate anche in funzione del tipo di proiezione
con cui vengono ottenute.
● La proiezione di sviluppo si ottiene per proiezione
prospettica su un altro solido (tipicamente un cilindro
o un cono), che viene poi sviluppato ("srotolato").
● La proiezione azimutale si ottiene per proiezione
prospettica su un piano tangente e mantiene gli
angoli rispetto al punto di tangenza.

10. Le proiezioni cartografiche
● In funzione del punto di tangenza, la proiezione e`:
* polare se il punto e` uno dei due poli;
* equatoriale se il punto e` sull'equatore;
* obliqua altrimenti.
● In funzione del punto di proiezione puo` essere:
* gnomonica (o centrografica), rispetto al centro
della terra;
* stereografica, rispetto al punto opposto al punto di
tangenza;
* scenografica, rispetto ad un punto fuori dalla terra;
* ortografica, rispetto al punto ad infinito.

11. Nota bene!
● Oltre al tipo di proiezione utilizzata, per
individuare univocamente un punto sulla
superficie terrestre e` anche importante
specificare il sistema geodetico, ovvero il
datum.

12. Sistemi di riferimento nazionali
I sistemi geodetici di interesse per il territorio
italiano sono prevalentemente i seguenti:
● Catastale;
● Roma 40;
● European Datum 1950 (ED 50);
● World Geodetic System 1984 (WGS 84).

13. Sistema di riferimento catastale
Il sistema catastale teoricamente non e` piu` in
uso.
● La rappresentazione e` la Cassini-Soldner, di
tipo policentrico, con 849 origini dislocate su
tutto il territorio nazionale.
● Il geoide di riferimento e` quello di Bessel,
orientato a Genova, Istituto Idrografico della
Marina (definizione astronomica 1902).

14. Sistema di riferimento Roma 40
● L'ellissoide di riferimento e` quello di Hayford, orientato a
Roma Monte Mario (definizione astronomica 1940).
● Per la rappresentazione cartografica e` stata adottata la
rappresentazione conforme di Gauss-Boaga, con fattore di
scala di 0.9996.
● Esistono due proiezioni distinte: fuso Ovest e fuso Est, che
differiscono per la scelta dei meridiani di riferimento. Essi sono
posti rispettivamente a 9° e a 15° ad Est di Greenwich.
Ciascuna proiezione copre una zona di longitudine ampia 6°,
separate dal meridiano posto a 12°.
● Il sistema Roma40 e` ancora utilizzato per fini geodetici e
topografici e a esso e` riferita la rete italiana fondamentale di
triangolazione, la Carta d’Italia al 100'000 e al 25'000.
● La maggior parte della cartografia tecnica regionale e`
inquadrata in tale sistema di riferimento.

15. Sistema di riferimento ED 50
● L'ellissoide di riferimento e` rimasto quello di Hayford, ma il
suo orientamento rispetto alla superficie terrestre e` cambiato
leggermente, utilizzando come nuovo riferimento un vertice a
Potsdam, nei pressi di Berlino.
● Per la proiezione cartografica, al sistema geodetico ED 50 e`
stata associata la proiezione UTM (Universale Trasversa di
Mercatore), basata sulla rappresentazione conforme di Gauss.
● Il fuso Ovest viene sostituito dal fuso 32 UTM e il fuso Est
viene sostituito dal fuso 33 UTM. In ogni fuso di riferimento
viene assegnato al meridiano centrale un falso est pari a
500000 m, per questo motivo nel sistema UTM non e`
possibile desumere il fuso semplicemente osservando il valore
di longitudine.

16. Sistema di riferimento WGS 84
● Un ulteriore aggiornamento e` derivato
dall'introduzione del datum WGS 84 (per la
precisione il WGS 84 in Europa si materializza
nel sistema ETRF89).
● Il nuovo sistema e` giustificato dall'introduzione
del sistema GPS e dalla necessità di
armonizzare a livello globale il datum.
● In questo caso varia sia l'ellissoide sia
l'orientamento.

17. I codici EPSG
● Il comitato European Petroleum Survey Group ha
assegnato dei codici per identificare in modo univoco
i sistemi di riferimento geodetici adottati nelle varie
realta` nazionali (vedi: http://www.epsg-registry.org/).
● In particolare, per l'Italia:
* Al sistema Gauss-Boaga / Roma 40 sono stati
assegnati i seguenti codici: EPSG 3003 (fuso Ovest)
e EPSG 3004 (fuso Est).
* Al sistema ED 50 / UTM zona 32 corrisponde il
codice 23032, alla zona 33 corrisponde 23033.
* Al sistema WGS 84 / UTM zona 32 corrisponde il
codice 32632, alla zona 33 corrisponde 32633.

18. La gestione dei dati
● GRASS data:
E` la cartella contenente le location.
● Location:
Ogni LOCATION e` definita da una proiezione, e puo`
contenere uno o piu` MAPSET. Ogni location contiene
sempre un mapset speciale, denominato PERMANENT,
che serve per conservare la cartografia di base.
● Mapset:
Contiene le mappe e i dati.

19. La gestione dei dati
GRASS DATA SET GRASSDATA
Gauss-
LOCATION UTM33WGS84 UTM33ED50 BoagaRoma40
FusoEst
MAPSET USER1 USER2 USER1 USER1
PERMANENT PERMANENT PERMANENT

20. La gestione dei dati
Vantaggi:
● E` un sistema avanzato pensato per permettere a piu` utenti
di lavorare sullo stesso dataset contemporaneamente.
● Consapevolezza: abbiamo sempre presente in che sistema
di coordinate stiamo lavorando.
● Ordine: utile anche per gli utenti tendenzialmente piu`
disodinati.
Regola d'oro:
Importare la cartografia di base nel mapset PERMANENT e
creare un nuovo mapset da utilizzare come cartella di
lavoro.

21. Creare una location Gauss-Boaga
I metodi per creare una location:
● Selezionare i parametri del sistema di
coordinate da una lista;
● Tramite codice EPSG;
● Leggere la proiezione e il datum da un file
georeferenziato;
● Leggere la proiezione e il datum da un file WKT o
PRJ;
● Specificare i parametri PROJ.4;
● Creare una location non georiferita (XY).

22. Creare una location Gauss-Boaga

23. Creare una location Gauss-Boaga

24. Creare una location Gauss-Boaga

25. Creare una location Gauss-Boaga

26. Creare una location Gauss-Boaga
Parametri relativi al fuso Est.

27. Creare una location Gauss-Boaga
Possiamo utilizzare un datum predefinito oppure
assegnare i parametri della trasformazione del
datum manualmente, utilizzando il datum
“international” e inserendo i 7 parametri
towgs84=dx,dy,dz,Rx,Ry,Rz,m, ad esempio:
● towgs84=-104.1,-49.1,-9.9,0.971,-2.917,0.714,-
11.68 – Italia peninsulare, accuratezza: 3-4m;
● towgs84=-168.6,-34.0,38.6,-0.374,-0.679,-1.379,-
9.48 – Sardegna, accuratezza: 3-4m;
● towgs84=-50.2,-50.4,84.8,-0.690,-2.012,0.459,-
28.08 – Sicilia, accuratezza: 3-4m.

28. Creare una location Gauss-Boaga
Possiamo utilizzare un datum predefinito oppure
Traslazione Scala
assegnare i parametri della trasformazione del
datum manualmente, utilizzando il datum
“international” e inserendo i 7 parametri
towgs84=dx,dy,dz,Rx,Ry,Rz,m, ad esempio:
● towgs84=-104.1,-49.1,-9.9,0.971,-2.917,0.714,-
11.68 – Italia peninsulare, accuratezza: 3-4m;
Rotazione
● towgs84=-168.6,-34.0,38.6,-0.374,-0.679,-1.379,-
9.48 – Sardegna, accuratezza: 3-4m;
● towgs84=-50.2,-50.4,84.8,-0.690,-2.012,0.459,-
28.08 – Sicilia, accuratezza: 3-4m.

29. Creare una location Gauss-Boaga
Scegliendo “datum with associated
ellipsoid”, inseriamo i seguenti parametri:
● Scale factor: 0.9996;
● Central Parallel : 0;
● Central Meridian: 9 (per il fuso ovest)
oppure 15 (per il fuso est);
● False Easting: 1500000 (per il fuso ovest)
oppure 2520000 (per il fuso est);
● False Northing: 0.

30. Creare una location Gauss-Boaga

31. Creare una location Gauss-Boaga

32. Creare una location Gauss-Boaga

33. Creare una location Gauss-Boaga
● Ci viene chiesto se vogliamo impostare
l'estensione e la risoluzione della regione di
lavoro di default in questo momento o
successivamente.
● Per impostarla subito, occorre conoscere i
limiti della regione.

34. Creare una location Gauss-Boaga
I metodi per creare una location:
● Selezionare i parametri del sistema di coordinate da
una lista;
● Tramite codice EPSG;
● Leggere la proiezione e il datum da un file
georeferenziato;
● Leggere la proiezione e il datum da un file WKT o
PRJ;
● Specificare i parametri PROJ.4;
● Creare una location non georiferita (XY).

35. Creare una location Gauss-Boaga

36. Creare una location Gauss-Boaga

37. Creare una location Gauss-Boaga

38. Creare una location Gauss-Boaga

39. Creare una location Gauss-Boaga
Genericamente possiamo usare 1, altrimenti usiamo 2 per una maggiore accuratezza
(Italia peninsulare).

40. Creare una location Gauss-Boaga

41. Creare una location Gauss-Boaga
I metodi per creare una location:
● Selezionare i parametri del sistema di coordinate da
una lista;
● Tramite codice EPSG;
● Leggere la proiezione e il datum da un file
georeferenziato;
● Leggere la proiezione e il datum da un file WKT o
PRJ;
● Specificare i parametri PROJ.4;
● Creare una location non georiferita (XY).

42. Creare una location Gauss-Boaga

43. Creare una location Gauss-Boaga

44. Creare una location Gauss-Boaga

45. Creare una location Gauss-Boaga
A questo punto selezioniamo il file georeferenziato.

46. Creare una location Gauss-Boaga
I metodi per creare una location:
● Selezionare i parametri del sistema di coordinate da
una lista;
● Tramite codice EPSG;
● Leggere la proiezione e il datum da un file
georeferenziato;
● Leggere la proiezione e il datum da un file WKT
o PRJ;
● Specificare i parametri PROJ.4;
● Creare una location non georiferita (XY).

47. Creare una location Gauss-Boaga

48. Creare una location Gauss-Boaga

49. Creare una location Gauss-Boaga

50. Creare una location Gauss-Boaga

51. Creare una location Gauss-Boaga
I metodi per creare una location:
● Selezionare i parametri del sistema di coordinate da
una lista;
● Tramite codice EPSG;
● Leggere la proiezione e il datum da un file
georeferenziato;
● Leggere la proiezione e il datum da un file WKT o
PRJ;
● Specificare i parametri PROJ.4;
● Creare una location non georiferita (XY).

52. Creare una location Gauss-Boaga

53. Creare una location Gauss-Boaga

54. Creare una location Gauss-Boaga

55. Creare una location Gauss-Boaga
● Inserire la stringa di parametri formattata
secondo lo standard PROJ.4.
● Esempio:
+proj=tmerc +lat_0=0 +lon_0=9 +k=0.9996
+x_0=1500000 +y_0=0 +no_defs
+a=6378388 +rf=297 +towgs84=-104.1,-
49.1,-9.9,0.971,-2.917,0.714,-11.68
+to_meter=1

56. Creare una location Gauss-Boaga
I metodi per creare una location:
● Selezionare i parametri del sistema di coordinate da
una lista;
● Tramite codice EPSG;
● Leggere la proiezione e il datum da un file
georeferenziato;
● Leggere la proiezione e il datum da un file WKT o
PRJ;
● Specificare i parametri PROJ.4;
● Creare una location non georiferita (XY).

57. Creare una location Gauss-Boaga
● In questo ultimo caso, creiamo una location
per importare dati non georiferiti.
● Utilizziamo questa opzione quando ad
esempio dobbiamo importare un file da
georiferire.

58. Il comando g.proj
Mediante questo comando e` possibile:
● creare nuove location;
● interrogare i parametri della location esistente;
● convertire da un formato all'altro le
informazioni sulla proiezione.

59. Il comando g.proj

60. Il comando g.proj

61. Il comando g.proj
Crea una nuova location

62. Il comando g.proj
Interroga i parametri della location esistente

63. Il comando g.proj

64. Il comando g.proj
Output dell'opzione
“print”.

65. Creare un nuovo mapset
● Dopo aver creato la
nuova location,
creiamo un nuovo
mapset di lavoro,
chiamato user1.

66. Creare un nuovo mapset

67. Impostare la regione
● Nella command console
lanciamo il comando
g.region -p per
visualizzare le
impostazioni della regione.
● Dobbiamo impostare la
risoluzione della regione
alla risoluzione di cella del
file che intendiamo
importare: g.region res=20
-ap
● I confini della regione
verranno estesi
automaticamente secondo i
confini della mappa che
importiamo, come vedremo
di seguito.

68. Importare un raster
● Per importare
un raster in
formato Geotiff
utilizziamo
r.in.gdal

69. Importare un raster

70. Importare un raster

71. Importare un raster
● La flag “Extend”
estende i limiti della
regione seguendo
quelli del file importato.
● La flag “Override
projection” usa la
proiezione della
location.

72. Importare un vettoriale
● Per importare
un file
vettoriale
utilizziamo il
comando
v.in.ogr.

73. Importare un vettoriale

74. Importare un vettoriale

75. Importare un vettoriale

76. Importare un vettoriale

77. Importare un vettoriale
● La flag “Extend”
estende i limiti della
regione seguendo
quelli del file
importato.
● La flag “Override
projection” usa la
proiezione della
location.

78. Esportare un raster
● Il comando per
esportare un file in
formato Geotiff e`
“r.out.gdal”.
● Tale comando si
utilizza anche per
esportare in altri
formati gestiti dalla
libreria gdal.

79. Esportare un raster

80. Esportare un raster
● Attenzione ad
indicare il tipo di
dato, scegliendo fra
intero, floating point,
ecc..

81. Esportare un vettoriale
● Il comando per
esportare un file
vettoriale in formato
shapefile e`
“v.out.ogr”.
● Tale comando si
utilizza anche per
esportare in altri
formati gestiti dalla
libreria gdal/ogr.

82. Esportare un vettoriale
● Selezionare il tipo di
dato da esportare,
fra punti, linee, area
ecc..

83. Esportare un vettoriale
● Selezionare il
formato, es.:
ESRI_Shapefile.

84. Nota bene
● Per scambiare dati con altre piattaforme
GIS, ad esempio ESRI, e` necessario
“esportare” e “importare” le mappe da e
per GRASS.
● Per scambiare dati da e per GRASS GIS
da un computer all'altro, e` anche possibile
copiare l'intera location da un GRASS
dataset all'altro, non e` necessario
esportare tutti i dati e reimportarli!

85. Approfondimenti
Il “Libro Sacro” di GRASS GIS:
● Markus Neteler and Helena Mitasova, 2008, Open
Source GIS: A GRASS GIS Approach. Third Edition.
http://www.grassbook.org/

86. License of this document
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(c) 2011, Margherita Di Leo, Italy
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