Il GIS per noi

Il GIS è una delle più importanti espressioni della geografia, la scienza che ha per oggetto lo studio, la descrizione e la rappresentazione della Terra nella configurazione della sua superficie e nella estensione e distribuzione dei fenomeni fisici, biologici, umani che la interessano e che, interagendo tra loro, ne modificano continuamente l’aspetto. La geografia non è solo la descrizione e individuazione di fenomeni e di oggetti, ma anche l’analisi della loro storia e delle loro interazioni. Quindi è chiaro come la cooperazione di varie scienze, in grado di promuovere una visione olistica del mondo circostante, sia una caratteristica essenziale del suo metodo. Un’analisi multidisciplinare conduce alla comprensione dei fenomeni naturali e di quelli propri dell’ambiente antropizzato, all’organizzazione e all’uso efficiente dell’informazione, utilizzando lo spazio come campo d’azione per la risoluzione di problemi pratici.

Antica mappa di Parigi

Antica mappa di Parigi

Il territorio è il campo di espressione di un fenomeno fisico o umano ma è anche il suo teatro di azione. Spesso per poterlo comprendere è necessario analizzare prima la sua componente geografica. Valutando in modo astratto un fenomeno si tralascia la parte più importante: il luogo in cui è nato, si è sviluppato e infine si è palesato.

Per capire come un animale si comporta lo si deve osservare, nascosti per non disturbarlo, lì dove vive, si nutre e si riproduce.

Per comprendere una città la si deve guardare dall’alto, così da poter comprendere dove si è sviluppata (magari lungo una strada) oppure dove si è amalgamata con un’altra realtà e si è adattata a dinamiche interne ed esterne. Ma per capire quali possono essere tali dinamiche bisogna individuarle, bisogna dargli un luogo o un punto così da poterle osservare dall’alto insieme a tutte le altre.

La mappa è lo strumento ideale per poter realizzare ciò. La metafora della realtà vissuta dall’uomo più antica del mondo. Dalle proprie origini, la mappa ha sempre accompagnato l’uomo nella comprensione dei fenomeni spaziali perché in grado di trasmettere in modo immediato alcune informazioni. Nei secoli sono cambiati i supporti su cui viene realizzata, ma dalla pietra dell’età preistorica al led dell’era digitale la mappa ha sempre lo stesso ruolo e importanza.

Così come in un mosaico: se con una lente d’ingrandimento guardiamo le sue tessere una ad una comprendendo le loro sfumature, il materiale con cui sono fatte e la loro forma articolata possiamo farci un’idea di che cosa significa “tessera” ma non “mosaico”; ma se smontiamo ogni tessera e la mettiamo in fila, magari classificandola per grandezza, materiale o colore, non permettiamo al più piccolo granello di esprimere un significato più ampio e lo riduciamo a una semplice statistica globale; invece se oltre a ciò facciamo un po’ di passi indietro e guardiamo il tutto, solo allora possiamo assaporare il reale significato di ogni singola tessera in quel luogo e in relazione alle altre (quello che secondo le scienze geografiche potremmo definire “guardare un fenomeno alla giusta scala”).

Le ingombranti carte geografiche si sono radicalmente trasformate fino ad occupare il solo spazio del palmo della nostra mano, trasformandosi da prodotti cartacei e tecnici di difficile interpretazione a mappe sempre più leggibili capaci di essere immediatamente comprese anche da un semplice utente. La potenza rivoluzionaria di questa innovazione è ormai alla portata di tutti e sempre più siamo abituati a vedere pushpin sulla cartografia che ci indicano la geolocalizzazione di un qualcosa (un sensore, un negozio, ecc.). Fare GIS significa però molto di più e va oltre a semplici pallini colorati su una mappa.

Il GIS integra componenti tecnologiche altamente avanzate in termini di hardware e software, oltre alla capacità di interfacciarsi con fonti e formati diversi di dati, ma “le componenti più importanti di un GIS di successo sono una buona pianificazione e delle persone capaci” (Dr. Roger Tomlinson, the “father” of GIS).

mappa cartacea e mappa su uno smartphone

Un sistema GIS ben progettato e implementato è in grado di archiviare, gestire e visualizzare tutte le informazioni territoriali e i complessi fenomeni fisici, biologici ed umani e abilita le persone all’analisi simultanea di informazioni territoriali, ambientali, sociali, culturali ed economiche e alla loro rappresentazione sotto forma di mappa.

Una buona mappa parla, permette la comprensione, suscita le domande giuste, permette l’interpretazione e la visualizzazione dei dati in modi diversi in maniera da rivelarci le loro interazioni, relazioni, comportamenti e tendenze.

I Sistemi Informativi Geografici sono in grado di fornirci strumenti per compiere la scelta migliore rispetto ad un luogo e ad un dato momento, potenzia le capacità di problem-solving, alimentando un pensiero spaziale critico e permettendo scelte informate, razionali e resilienti.

foto profilo di Jack Dangermond, fondatore di ESRI

“Il GIS è la scienza dell’integrazione, sta svegliando il mondo al potere della geografia ed è il quadro per creare un futuro migliore”

Jack Dangermondfondatore di ESRI

Nel dettaglio

L’acronimo GIS (Geographic Information System) – in italiano Sistema Informativo Geografico – rende subito l’idea della complessità di questo approccio che implica non solo tecnologie (software e hardware), ma anche persone capaci di compiere lavori complessi attraverso metodologie specifiche, a partire dalla raccolta e organizzazione dei dati geolocalizzati, per ampliare il quadro di conoscenze di uno o più fenomeni.

Nelle scienze dell’informazione geografica non esiste una definizione univoca per GIS. Tra le tante più utilizzate possiamo citare quella di Stanley Aronoff che lo descrive come un sistema “progettato per la raccolta, memorizzazione e l’analisi di oggetti e fenomeni per i quali l’ubicazione geografica riveste una caratteristica importante o critica per la loro analisi”.

Quasi tutte le definizioni evidenziano comunque la sua peculiare qualità di “sistema informativo” per il trattamento dei “dati geografici”. Quindi lo si potrebbe anche definire come un gruppo di entità connesse che interagiscono per soluzioni comuni (sistema) con un set di processi eseguiti come supporto alle decisioni (informativo) su informazioni georeferite, cioè relazionabili con una determinata porzione o posizione sul territorio (dati geografici).

Questo pone un’attenzione specifica sulla scelta delle componenti principali di un GIS:
  • Conoscenza (metodo): un Sistema Informativo Geografico non può prescindere da un approccio metodologico interdisciplinare alla conoscenza del proprio territorio di studio e alle sue specifiche problematiche. Anche se spesso questi sistemi sono utilizzati in ambiti specifici (geologici, urbanistici, ecc.) non si può perdere di vista la sua essenza principale, cioè la conoscenza geografica. Quest’ultima comporta una base comune di cognizioni per un corretto utilizzo di un GIS come, per esempio, le questioni legate ai sistemi di riferimento oppure le problematiche legate alla rappresentazione simbolica cartografica.
  • Persone (soggetto): come ogni sistema informativo l’attore principale, che lo utilizza per un determinato scopo, è sempre una persona. Proprio per questo motivo le sue capacità e competenze specifiche di fruire del sistema sono fondamentali per un GIS. Queste non si traducono solo in una formazione geografica di base per la comprensione del metodo, ma anche in un’abilità pratica di utilizzo degli strumenti software e hardware che costituiscono il sistema.
  • Informazioni/Dati (oggetti): in un GIS la precisione dell’informazione, a differenza degli altri sistemi informativi, non può essere solo di tipo “alfanumerica” ma in primis di tipo geometrica. Dovendo rappresentare oggetti reali del territorio, in una o più primitive geometriche vettoriali (punti, line e poligoni) o raster (p.e. ortofoto), risultano importantissime la precisione dell’informazione geografica e le relazioni geometriche che intercorrono tra le varie entità rappresentate. Quest’ultimo aspetto fa parte di quelle problematiche inerenti alla topologia. Essa è una delle più importanti branche della matematica che si occupa dello studio delle proprietà delle figure e delle forme che non cambiano quando viene effettuata una deformazione senza “strappi”, “sovrapposizioni” o “incollature”. Per fare un esempio: non è corretto che due sezioni di censimento ISTAT si sovrappongano in qualche parte della loro estensione o che esistano delle zone del territorio non coperte da esse.
  • Software e hardware (strumenti): la scelta degli strumenti GIS deve essere ponderata in base alle tre precedenti componenti ma sarà importante sempre considerare i seguenti fattori strategici: tecnologia già utilizzata e testata a livello mondiale; l’adesione a una serie di standard dell’ “Information and Communications Technology” (ISO[1], OGC[2], INTESA GIS, ecc.) a favore dell’interoperabilità (Decreto Legislativo 7 marzo 2005, n. 82 “Codice dell’amministrazione digitale” e successive); la scalabilità delle componenti software e dati; la coerenza con tecnologie e modelli dati già presenti all’interno del contest organizzativo.

[1] International Organization for Standardization: www.iso.org  [2] Open GIS Consortium: www.opengeospatial.org

Particolare attenzione va posta anche sul piano funzionale.

Un GIS non può prescindere dalle seguenti attività:
  • Acquisizione: capacità di effettuare data entry alfanumerico, geometrico e strumentale e gestire l’aggiornamento del contenuto informativo;
  • Archiviazione: capacità di memorizzazione e gestione di diversi modelli dati (vettori, raster, ecc.) e su diversi formati dati secondo standard riconosciuti;
  • Interrogazione: capacità d’interrogazione e selezione alfanumerica, con standard SQL, e geografica, con il confronto della posizione spaziale tra i dati;
  • Analisi: capacità di analisi qualitativa e quantitativa della componente spaziale e di quella alfanumerica dei dati geografici attraverso l’utilizzo di funzioni (geoprocessing), o un loro raggruppamento logico (modello), in grado di generare un risultato sempre sotto forma di dato geografico;
  • Visualizzazione: capacità di rappresentazione e gestione dell’informazione geometrica e alfanumerica del dato geografico attraverso processi di rendering a video;
  • Restituzione cartografica: capacità di rappresentazione del contenuto informativo, organizzato in modo tematico e codificato simbolicamente, sotto forma di carta geografica secondo gli standard cartografici riconosciuti;
     Livelli operativi di un GIS

    Livelli operativi di un GIS

    Livelli operativi di un GIS[/caption]

Di certo le funzioni elencate sopra non sono le uniche possedute da un GIS, ma di sicuro possono essere definite come quelle minime indispensabili per una sua definizione. Inoltre, nell’ottica di sistema, esse sono senza dubbio oggetto di una forte integrazione. All’interno di essa non esiste una specifica cardinalità che permetta di dichiarare una funzione più importante dell’altra.

Esiste piuttosto una divisione in base a dei livelli operativi di tipo gerarchico:

  1. Livello di Contenuto: Acquisizione e Archiviazione;
  2. Livello di Analisi: Interrogazione e Analisi;
  3. Livello di Espressione: Visualizzazione e Restituzione cartografica.

Appare evidente che un sistema che si occupa solo di archiviazione e acquisizione dell’informazione geografica non potrà mai essere definito un GIS. Così anche quello che si occupa unicamente della visualizzazione e restituzione cartografica.

Nel primo caso si potrebbe parlare di un database ottimizzato per l’informazione geografica; mentre nel secondo esempio di un buon software di visualizzazione cartografica e forse di disegno CAD.

La sua forza

Il GIS da complesso di hardware e software muta in una metodologia in grado di svolgere in un’unica soluzione analisi che in precedenza avevano bisogno di programmi ad hoc, non in grado di relazionarsi gli uni con gli altri in maniera automatica selezionando in modo intelligente i link utili.

Schermata di TorinoBeBi

Esempio di possibile analisi dei dati geospaziali sul territorio di Torino con indici relativi all’infanzia e ai servizi dedicati

Importante comprendere che tale strumento non deve essere assimilato a un puro sistema software e hardware per non perdere di vista le potenzialità e le caratteristiche principali che permettono di lavorare in processi decisionali dinamici. La maggiore attrattiva dello strumento GIS è quella di poter gestire moltissime informazioni e dati, anche assai diversi fra loro, che, una volta integrate in un GIS ad hoc, danno l’opportunità anche ai non addetti ai lavori, di poter formulare giudizi e/o previsioni legati alla gestione del territorio.

L’approccio alla realtà, tramite questa sorta di sussidio per l’osservazione ci permette, come una lente, di poter cogliere tempestivamente elementi peculiari e connessioni che in precedenza avremmo potuto osservare in ritardo, dopo la loro completa manifestazione, quando qualsiasi intervento ormai risulterebbe vano per porvi rimedio.

Sono indiscussi i vantaggi che scaturiscono dalla creazione di un Sistema Informativo Geografico. Anche se in un primo momento la produttività può subire un calo, a causa della fase di apprendimento degli operatori e all’adeguamento organizzativo della struttura, nel breve periodo la tendenza s’inverte bruscamente raggiungendo, con un forte balzo in avanti, livelli di produttività difficilmente eguagliabili con altre tecnologie.

 

Grafico della curva di produttività per la tecnologia GIS

Grafico della curva di produttività per la tecnologia GIS

I possibili vantaggi nel breve periodo scaturiti dall’utilizzo di un GIS, con alle spalle l’apporto di un Geodatabase, si possono riassumere nei seguenti punti:

  1. Integrazione e supporto alle problematiche relative alla pianificazione territoriale, ambientale ed economica
  2. Integrazione e supporto ad altri sistemi informativi che non hanno caratteristiche geografiche
  3. Arricchimento di banche dati preesistenti prive di caratterizzazione geografica
  4. Arricchimento delle statistiche e degli indicatori già esistenti grazie al contenuto geografico
  5. Correlazione di dati in considerazione anche della loro relazione spaziale
  6. Segmentazione e clusterizzazione dei dati in considerazione anche della loro relazione spaziale
  7. Interoperabilità sia verso l’esterno sia verso l’interno
  8. Facilità dell’aggiornamento e sicurezza dell’integrità del dato
  9. Scalabilità dell’architettura del sistema
  10. Capacità maggiori per la diffusione dell’informazione geografica
  11. Capacità d’integrazione, aggiornamento, mantenimento della consistenza, riduzione della ridondanza e processamento/modellazione dei dati
  12. Mappatura automatica

Un ulteriore valore aggiunto nell’uso di un GIS è la sua capacità di supportare le azioni di pianificazione innescando feedback continui sulle attività di analisi e di report, in un’ottica olistica e non a compartimenti stagni, a favore del “decision – making process”.

Tipico flusso di lavoro con un GIS

Tipico flusso di lavoro con un GIS