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Organizzazione dell’informazione geografica.

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Con l’uso della cartografia digitale, una semplice carta può essere composta da più livelli informativi, detti layers, di questi possiamo avere livelli a semplice contenuto vettoriale (vector), oppure livelli raster. Nella struttura vettoriale gli oggetti geografici (a seconda della natura dei dati spaziali che rappresentano) sono rappresentati da primitive geometriche, punti, linee o poligoni, le quali contengono in sé un riferimento spaziale in ragione del sistema di riferimento cartografico usato, dato che tutte le informazioni devono essere georeferenziate. A seconda del tipo di geometria, ogni elemento cartografico è archiviato all’interno di una banca dati costituita da un numero di righe pari al numero di elementi raffigurati. Alle geometrie sono in genere associati degli attributi (informazioni non geometriche), archiviati in un database relazionale, che esprime la natura dei singoli elementi, e possono essere di vario tipo.

• Testo (toponimi, descrizioni, ecc.). 
• Numerici (superfici, lunghezze, dati statistici, ecc.). 
• Boolean (vero o falso).  

In alternativa alla rappresentazione vettoriale si ha la rappresentazione raster, in questo caso i dati geografici vengono rappresentati attraverso una griglia che scompone il paesaggio in celle (pixel). In questo formato i dati sono archiviati all’interno di un database, in cui ad ogni cella corrisponde un record. Ciascuna riga contiene informazioni riguardanti il contenuto, la dimensione e la posizione della cella sulla griglia, in altri termini la rappresentazione raster è l’immagine digitale. Anche se, ad essere pignoli, non sempre i layer raster contengono immagini derivate da processo fotografico, ad esempio, si possono avere dei layers raster costituiti da immagini derivate da elaborazioni numeriche, come la carta delle pendenze o quella dell’esposizione (Fig. 2.60). 

Quale che sia il formato di archiviazione, nei GIS l’informazione geografica è organizzata all’interno di un sistema di gestione di banche dati, che consente di mettere in relazione l’informazione spaziale (coordinate geografiche e relazioni topologiche), con quella non spaziale (dati territoriali), tipica applicazione nella statistica spaziale. Nei GIS l’informazione geografica è gestita da un particolare database relazionale: il DBMS (Database Management System). Tale sistema consente di archiviare, aggiornare, manipolare e interrogare i dati contenuti in archivi, e tabelle. Il DBMS può gestire notevoli quantità di dati, provenienti da diversi database posti in relazione tra loro all’interno di un unico archivio; nel caso dei GIS, questo archivio è denominato geodatabase, e spesso corrisponde al file del progetto. All’interno di questo sono presenti tre tipi di archivi, ove sono immagazzinate informazioni relative agli elementi grafici.

• Coordinate geografiche degli elementi. 
• Relazioni che intercorrono tra le varie entità geografiche. 
• Caratteristiche non spaziali degli elementi raffigurati sulla carta.  

Il collegamento tra i tre diversi archivi è assicurato da un codice univoco (ID) che associa ad ogni elemento grafico, appartenente ad una determinata primitiva geometrica, l’informazione spaziale e l’informazione non spaziale. Quindi il DBMS è sostanzialmente una matrice di dati (Fig. 5.1), ove per ogni riga avremmo i dati identificativi della singola entità geometrica, e le colonne ne definiscono quelle che sono le sue caratteristiche. In particolare la seconda colonna chiamata “Shape” è collocata la componente spaziale dell’informazione geografica (coordinate geografiche/cartografiche), con l’indicazione della primitiva geometrica usata nella rappresentazione. 

Nel campo “Shape” non vi sono dei veri e propri dati, bensì dei collegamenti a file denominati shapefile in cui sono contenute delle informazioni sulla localizzazione geografica degli elementi grafici. Il formato shapefile fu introdotto dalla Software House ESRI con ArcGIS v.2, all’inizio degli anni ’90, ed è attualmente il formato standard adottato dalla maggior parte dei sistemi GIS presenti in commercio. Uno shapefile è trattato come se fosse un unico file, ma in realtà è l’insieme di più files. Tutti i file di uno shapefile hanno lo stesso nome, ma estensione diversa, di cui tre sono obbligatori pena l’impossibilità di realizzare rappresentazioni cartografiche.

• .shp → in questo file sono contenute le geometrie, la forma, e la localizzazione delle entità grafiche. 
• .shx → contiene i codici identificativi delle figure geometriche archiviate nello shapefile, e ciò consente di porre in relazione le informazioni spaziali con quelle non-spaziali. 
• .dbf → è l’archivio dei dati territoriali, cioè degli attributi; questo file può essere aperto anche in Excel.  

Accanto a questi formati è utile menzionare il file .prj in cui sono registrate informazioni sul sistema di coordinate geografiche e di proiezione dei dati archiviati nello shapefile. In fase di rappresentazione cartografica, la totalità degli elementi geometrici (features class) di uno shapefile forma uno strato cartografico (layer), di entità omogenee. In conclusione, nei GIS, la rappresentazione cartografica degli oggetti geografici è organizzata all’interno di un modello relazionale di archiviazione e di gestione dell’informazione geografica.