Find the Way:
from Python to OpenStreetMap
Emere Arco
22 novembre 2023
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:
Dove sono?
7.685292° lon 45.05413° lat |
---|
396478.4945 m E 4989804.3367 m N |
///serious.circles.lucky |
Dove sono?
7.685292° lon 45.05413° lat |
Horizontal Datum: WGS84 Geographical Coordinates |
---|---|
396478.4945 m E 4989804.3367 m N |
Horizontal Datum: WGS84 Projection: UTM Zone: 32N |
///serious.circles.lucky | 2D coordinates (What3words) |
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
Formato proprietario, sviluppato e regolamentato da Esri, ma aperto. Le sue specifiche tecniche sono pubblicate e possono essere implementate e utilizzate liberamente.
Grazie al suo ampio utilizzo, lo shapefile è diventato uno standard de facto per la creazione e l'interscambio di dati geospaziali vettoriali. Si tratta di un formato multifile:
Formati dato vettoriali
Database spaziali
La maggioranza dei DBMS possiede delle estensioni spaziali, che permettono di definire:
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
Cos'è OpenStreetMap
Banca dati di dati geografici
liberi
La Wikipedia delle mappe
Dati VS Mappe
Un po' di storia...
Progetto ideato da Steve Coast nel 2004
Dati geografici creati e controllati
da attori privati ed enti governativi
costosi per chi li crea e per chi li utilizza
restrittivi sui termini di redistribuzione
difficili da mantenere aggiornati
Un po' di storia...
Progetto ideato da Steve Coast nel 2004
Dati geografici creati e controllati
dalla comunità in modo volontario e collaborativo
(modello Wikipedia)
distributi con licenza libera
aggiornati in tempo reale
tutti possono contribuire!
Un po' di storia...
Perché OpenStreetMap?
Dati creati da
enti pubblici:
Perché OpenStreetMap?
Dati creati da
aziende private:
Perché OpenStreetMap?
Dati creati da
aziende private:
Perché OpenStreetMap?
Dati creati da
aziende private:
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
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