Python & dati geografici

I dati geografici sono onnipresenti

Ogni fenomeno può essere descritto da una posizione nello spazio e nel tempo

Python & dati geografici

Analizzare la relazione tra le diverse posizioni può aiutarci a fare previsioni e inferenze migliori

Python & dati geografici

Tobler Law

è probabile che le cose vicine siano più correlate di quelle lontane,

sia nello spazio che nel tempo

Python & dati geografici

Crescente sviluppo di pacchetti e librerie Python per la gestione di dati geografici:

• integrato nella maggior parte dei pacchetti software GIS (ArcGIS, QGIS, PostGIS...)
• gratuito e open: permette di gestire i dati anche senza software di terze parti
• altamente efficiente (analisi Big Data)
• altamente flessibile (gestisce tutti i formati dati)
• supporta open science

Dove sono?

Dove sono?

Posso rispondere solo se conosco il sistema di riferimento!

I sistemi di riferimento

Definire la forma della terra

Il geoide è un modello matematico che rappresenta la vera forma della terra.

Definisce la superficie equipotenziale del campo gravitazionale.

Può essere immaginata anche come la superficie del livello medio del mare.

I sistemi di riferimento

Il geoide viene approssimato ad una figura geometrica di base: l'ellissoide

Un ellissoide viene definito dai seguenti parametri:

a: semiasse maggiore (equatoriale)

b: semiasse minore (polare)

α: schiacciamento [(a-b)/a]

I sistemi di riferimento

La definizione di un'ellissoide ci permette di identificare ogni punto sulla sua superficie attraverso una coppia di coordinate (angoli)

La latitudine ϕ rappresenta l'angolo tra il parallelo di riferimento (equatore) e la normale al punto P.

La longitudine λ rappresenta l'angolo tra il meridiano di riferimento (Greenwich) e il meridiano che interseca il punto P.

I sistemi di riferimento

Dalla superficie tridimensionale alla superficie piana

Le proiezioni sono formule matematiche utilizzate per tradurre la latitudine e la longitudine sulla superficie terrestre in coordinate x e y su un piano, utilizzando una superficie sviluppabile (cilindro, cono, piano).

Tutte le proiezioni portano a deformare la superficie terrestre.

I sistemi di riferimento

I sistemi di riferimento

Tipi di dato

Come modellare i dati geografici

I campi o dati raster:

superfici continue che, in teoria, potrebbero essere misurate in qualsiasi luogo nello spazio e nel tempo.

Gli oggetti o dati vettoriali:

entità discrete che occupano una posizione specifica nello spazio e nel tempo.

Dati vettoriali

Possono essere pensati come una tabella in cui una delle colonne registra informazioni geometriche.

Ogni riga della tabella rappresenta un singolo oggetto geografico, ogni colonna registra informazioni sull'oggetto (ovvero i suoi attributi o caratteristiche).

Dati vettoriali

La colonna che definisce la geometria memorizza la forma dell'oggetto attraverso una coppia o un insieme di coordinate in uno specifico sistema di riferimento.

La definizione della geometria dipende dal tipo geometrico:

PUNTO, LINEA, POLIGONO

Dati vettoriali

La colonna che definisce la geometria memorizza la forma dell'oggetto attraverso una coppia o un insieme di coordinate in uno specifico sistema di riferimento.

La definizione della geometria dipende dal tipo geometrico:

PUNTO, LINEA, POLIGONO

Dati vettoriali

La colonna che definisce la geometria memorizza la forma dell'oggetto attraverso una coppia o un insieme di coordinate in uno specifico sistema di riferimento.

La definizione della geometria dipende dal tipo geometrico:

PUNTO, LINEA, POLIGONO

Dati raster

Definiscono una matrice di celle.

Le celle, in genere quadrate, sono dette anche pixel.

Il valore di ogni cella definisce la misura campionata in quella specifica posizione.

Dati raster

Risoluzione spaziale

Indica la dimensione della cella, ovvero la dimensione lineare del terreno rappresentata da ciascun pixel

Dati raster

Risoluzione radiometrica

Esprime il numero di livelli di grigio all'interno di una scala di grigi, utilizzati per rappresentare un'immagine

Dati raster

Immagini satellitari

Modelli altimetrici e dati meteo

Mappe tematiche (uso del suolo)

Formati dato vettoriali

Strutture generiche - file di testo

Includendo dei campi numerici per le coordinate X e Y, è possibile associare dati tabellari a entità puntiformi in un file di testo.

Formati dato vettoriali

Formati XML - KML/KMZ

KML è l'acronimo di Keyhole Markup Language.

Viene utilizzato principalmente per Google Earth.

KML/KMZ è diventato uno standard internazionale dell'Open Geospatial Consortium nel 2008.

Formati dato vettoriali

Formati XML - GPX

GPX - Il formato GPS Exchange è uno schema XML che descrive waypoint, tracce e rotte acquisite da un ricevitore GPS.

I requisiti minimi sono le coordinate di latitudine e longitudine e, a scelta, le proprietà di localizzazione, tra cui l'ora, l'altitudine e l'altezza del geoide come tag.

Formati dato vettoriali

Formati JSON - GeoJSON

GeoJSON memorizza le coordinate come testo in forma di JavaScript Object Notation (JSON).

GeoJSON ha una sintassi semplice che può essere modificata in qualsiasi editor di testo.

I browser per le mappe web si basano su JavaScript, quindi GeoJSON è un formato web comune.

Formati dato vettoriali

Strutture specializzate - Shapefile

Formati dato vettoriali

Database spaziali

Predicati spaziali

I predicati spaziali sono una serie di relazioni spaziali (topologiche) tra due o più caratteristiche spaziali.

Operazioni di overlay

Operazioni di aggregazione

I dati spaziali sono spesso più granulari del necessario. Ad esempio, potresti avere dati sulle unità subnazionali, ma in realtà sei interessato a studiare i modelli a livello di paesi. ​​​​​​​

La funzione dissolve permette di aggregare le caratteristiche geometriche e i relativi attributi (group by), permettendo di realizzare statistiche riepilogative

Fonti di dati

Geo portali

Fonti di dati

Un po' di storia...

Progetto ideato da Steve Coast nel 2004

Un po' di storia...

Progetto ideato da Steve Coast nel 2004

distributi con licenza libera
aggiornati in tempo reale
tutti possono contribuire!

Un po' di storia...

Perché OpenStreetMap?

Dati creati da

enti pubblici:

• aggiornamenti rari
• a volte a pagamento

Perché OpenStreetMap?

Dati creati da

aziende private:

• aggiornamenti periodici
• alti costi

Perché OpenStreetMap?

Dati creati da

aziende private:

• restrizioni di utilizzo

Perché OpenStreetMap?

Dati creati da

aziende private:

• restrizioni di utilizzo

Perché OpenStreetMap?

Le mappe e i dati geografici su cui sono basate

sono sempre una

rappresentazione

della realtà

By René Magritte(1898-1967) - Image taken from a University of Alabama site, "Approaches to Modernism": [1], Fair use (Old-50), https://en.wikipedia.org/w/index.php?curid=555365

Perché OpenStreetMap?

Affidarsi ad un’unica voce

significa fare riferimento

a ciò che il proprietario della mappa decide o meno di mostrare

Perché OpenStreetMap?

Una mappa collaborativa

permette di avere una visione “discussa/concertata”,

esito di più voci diverse.

Mappare è un’attività di comunità!

La comunità

La comunità

Chi usa OpenStreetMap

Università e Enti di Ricerca
World Bank, ONU, MSF, Red Cross
Molti enti, diverse regioni e comuni
Corpo Nazionale Vigile del Fuoco

Dipartimento della Protezione Civile

ISTAT, Agenzia delle Entrate, Carabinieri

...

Chi usa OpenStreetMap

Cosa si può mappare

Infrastrutture di trasporto
Strutture di servizio
Punti di interesse
Elementi naturali
Usi del suolo

...

Cosa si può mappare

Aggiungere dettagli, caratteristiche

Cosa si può mappare

Dati verificabili
un altro mappatore dovrebbe essere in grado di recarsi nello stesso luogo e raccogliere gli stessi dati ("verificare" i dati inseriti)

Cosa NON si può mappare

Informazioni private
Elementi storici non più presenti
Elementi non stabili nel tempo o temporanei
Dati ricavati da fonti proprietarie
 

I dati su OpenStreetMap

I dati su OpenStreetMap

I dati su OpenStreetMap

I dati su OpenStreetMap

La risposta è nella Wiki

Come contribuire

Creare un account su OpenStreetMap

Come contribuire

Editor ID

Come contribuire

StreetComplete

Come contribuire

MapComplete