Un sistema informativo geografico (GIS) è un sistema informatico per catturare, memorizzare, controllare e visualizzare dati relativi a posizioni sulla superficie terrestre. Mettendo in relazione dati apparentemente non correlati, il GIS può aiutare gli individui e le organizzazioni a capire meglio i modelli spaziali e le relazioni.

La tecnologia GIS è una parte cruciale dell’infrastruttura dei dati spaziali, che la Casa Bianca definisce come “la tecnologia, le politiche, gli standard, le risorse umane e le attività correlate necessarie per acquisire, elaborare, distribuire, utilizzare, mantenere e preservare i dati spaziali.”

Il GIS può utilizzare qualsiasi informazione che includa la posizione. La posizione può essere espressa in molti modi diversi, come latitudine e longitudine, indirizzo o codice postale.

Molti diversi tipi di informazioni possono essere confrontati e contrastati usando il GIS. Il sistema può includere dati sulle persone, come la popolazione, il reddito o il livello di istruzione. Può includere informazioni sul paesaggio, come la posizione dei corsi d’acqua, diversi tipi di vegetazione e diversi tipi di suolo. Può includere informazioni sui siti delle fabbriche, delle fattorie e delle scuole, o sui tombini, le strade e le linee elettriche.

Con la tecnologia GIS, le persone possono confrontare le posizioni di cose diverse per scoprire come si relazionano tra loro. Per esempio, usando il GIS, una singola mappa potrebbe includere siti che producono inquinamento, come le fabbriche, e siti che sono sensibili all’inquinamento, come le zone umide e i fiumi. Una tale mappa aiuterebbe le persone a determinare dove le riserve d’acqua sono più a rischio.

Acquisizione dei dati

Formati di dati

Le applicazioni GIS includono sia sistemi hardware che software. Queste applicazioni possono includere dati cartografici, dati fotografici, dati digitali o dati in fogli di calcolo.

I dati cartografici sono già in forma di mappa e possono includere informazioni come la posizione di fiumi, strade, colline e valli. I dati cartografici possono anche includere dati di rilevamento e informazioni di mappatura che possono essere inseriti direttamente in un GIS.

L’interpretazione fotografica è una parte importante del GIS. L’interpretazione fotografica comporta l’analisi di fotografie aeree e la valutazione delle caratteristiche che appaiono.

Anche i dati digitali possono essere inseriti nel GIS. Un esempio di questo tipo di informazioni sono i dati informatici raccolti dai satelliti che mostrano l’uso della terra – la posizione di fattorie, città e foreste.

Il telerilevamento fornisce un altro strumento che può essere integrato in un GIS. Il telerilevamento include immagini e altri dati raccolti da satelliti, palloni e droni.

Infine, il GIS può anche includere dati in forma di tabella o foglio di calcolo, come i dati demografici della popolazione. I dati demografici possono variare dall’età, dal reddito e dall’etnia agli acquisti recenti e alle preferenze di navigazione in Internet.

La tecnologia GIS permette a tutti questi diversi tipi di informazioni, indipendentemente dalla loro fonte o dal formato originale, di essere sovrapposti l’uno all’altro su una singola mappa. Il GIS usa la localizzazione come variabile indice chiave per mettere in relazione questi dati apparentemente non correlati.

Mettere le informazioni nel GIS è chiamato acquisizione dei dati. I dati che sono già in forma digitale, come la maggior parte delle tabelle e delle immagini prese dai satelliti, possono semplicemente essere caricati nel GIS. Le mappe, tuttavia, devono prima essere scannerizzate, o convertite in formato digitale.

I due principali tipi di formati di file GIS sono raster e vettoriali. I formati raster sono griglie di celle o pixel. I formati raster sono utili per memorizzare i dati GIS che variano, come l’elevazione o le immagini satellitari. I formati vettoriali sono poligoni che usano punti (chiamati nodi) e linee. I formati vettoriali sono utili per immagazzinare dati GIS con confini fissi, come distretti scolastici o strade.

Relazioni spaziali

La tecnologia GIS può essere usata per visualizzare relazioni spaziali e reti lineari. Le relazioni spaziali possono mostrare la topografia, come i campi agricoli e i corsi d’acqua. Possono anche visualizzare i modelli di utilizzo del territorio, come la posizione dei parchi e dei complessi residenziali.

Le reti lineari, a volte chiamate reti geometriche, sono spesso rappresentate da strade, fiumi e griglie di servizi pubblici in un GIS. Una linea su una mappa può indicare una strada o un’autostrada. Con gli strati GIS, tuttavia, quella strada può indicare il confine di un distretto scolastico, un parco pubblico o un’altra area demografica o di uso del territorio. Usando diverse catture di dati, la rete lineare di un fiume può essere mappata su un GIS per indicare il flusso del flusso dei diversi affluenti.

Il GIS deve fare in modo che le informazioni di tutte le varie mappe e fonti siano allineate, in modo che si adattino alla stessa scala. Una scala è il rapporto tra la distanza su una mappa e la distanza reale sulla Terra.

Spesso il GIS deve manipolare i dati perché mappe diverse hanno proiezioni diverse. Una proiezione è il metodo di trasferimento delle informazioni dalla superficie curva della Terra a un pezzo di carta piatto o allo schermo del computer. Diversi tipi di proiezioni realizzano questo compito in modi diversi, ma tutti comportano una certa distorsione. Trasferire una forma curva e tridimensionale su una superficie piatta richiede inevitabilmente lo stiramento di alcune parti e la compressione di altre.

Una mappa del mondo può mostrare le dimensioni corrette dei paesi o le loro forme corrette, ma non può fare entrambe le cose. Il GIS prende i dati da mappe che sono state fatte usando diverse proiezioni e li combina in modo che tutte le informazioni possano essere visualizzate usando una proiezione comune.

Mappe GIS

Una volta che tutti i dati desiderati sono stati inseriti in un sistema GIS, possono essere combinati per produrre una grande varietà di mappe individuali, a seconda di quali strati di dati sono inclusi. Uno degli usi più comuni della tecnologia GIS coinvolge il confronto tra le caratteristiche naturali e l’attività umana.

Per esempio, le mappe GIS possono mostrare quali caratteristiche create dall’uomo sono vicine a certe caratteristiche naturali, come ad esempio quali case e aziende sono in aree soggette a inondazioni.

La tecnologia GIS permette anche agli utenti di “scavare in profondità” in una zona specifica con molti tipi di informazioni. Le mappe di una singola città o di un quartiere possono mettere in relazione informazioni come il reddito medio, le vendite di libri o i modelli di voto. Qualsiasi strato di dati GIS può essere aggiunto o sottratto alla stessa mappa.

Le mappe GIS possono essere usate per mostrare informazioni su numeri e densità. Per esempio, GIS può mostrare quanti medici ci sono in un quartiere rispetto alla popolazione della zona.

Con la tecnologia GIS, i ricercatori possono anche guardare al cambiamento nel tempo. Possono usare i dati satellitari per studiare argomenti come l’avanzamento e il ritiro della copertura di ghiaccio nelle regioni polari, e come questa copertura è cambiata nel tempo. Un distretto di polizia potrebbe studiare i cambiamenti nei dati sul crimine per aiutare a determinare dove assegnare gli agenti.

Un uso importante della tecnologia GIS basata sul tempo coinvolge la creazione di fotografie time-lapse che mostrano processi che si verificano su grandi aree e lunghi periodi di tempo. Per esempio, i dati che mostrano il movimento dei fluidi nell’oceano o le correnti d’aria aiutano gli scienziati a capire meglio come l’umidità e l’energia termica si muovono intorno al globo.

La tecnologia GIS a volte permette agli utenti di accedere a ulteriori informazioni su aree specifiche su una mappa. Una persona può puntare a un punto su una mappa digitale per trovare altre informazioni memorizzate nel GIS su quella posizione. Per esempio, un utente potrebbe cliccare su una scuola per trovare quanti studenti sono iscritti, quanti studenti ci sono per insegnante, o quali strutture sportive ha la scuola.

I sistemi GIS sono spesso usati per produrre immagini tridimensionali. Questo è utile, per esempio, ai geologi che studiano le faglie dei terremoti.

La tecnologia GIS rende l’aggiornamento delle mappe molto più facile di quello delle mappe create manualmente. I dati aggiornati possono essere semplicemente aggiunti al programma GIS esistente. Una nuova mappa può poi essere stampata o visualizzata sullo schermo. Questo salta il processo tradizionale di disegnare una mappa, che può essere lungo e costoso.

Lavori GIS

Le persone che lavorano in molti campi diversi usano la tecnologia GIS. La tecnologia GIS può essere usata per indagini scientifiche, gestione delle risorse e pianificazione dello sviluppo.

Molte imprese di vendita al dettaglio usano il GIS per aiutarle a determinare dove localizzare un nuovo negozio. Le società di marketing usano i GIS per decidere a chi commercializzare negozi e ristoranti, e dove tale commercializzazione dovrebbe essere.

Gli scienziati usano i GIS per confrontare le statistiche della popolazione con risorse come l’acqua potabile. I biologi usano il GIS per tracciare i modelli di migrazione degli animali.

I funzionari comunali, statali o federali usano il GIS per aiutare a pianificare la loro risposta nel caso di un disastro naturale come un terremoto o un uragano. Le mappe GIS possono mostrare a questi funzionari quali quartieri sono più in pericolo, dove localizzare i rifugi di emergenza e quali percorsi la gente dovrebbe prendere per raggiungere la sicurezza.

Gli ingegneri usano la tecnologia GIS per supportare la progettazione, l’implementazione e la gestione delle reti di comunicazione per i telefoni che usiamo, così come l’infrastruttura necessaria per la connettività internet. Altri ingegneri possono usare il GIS per sviluppare reti stradali e infrastrutture di trasporto.

Non c’è limite al tipo di informazioni che possono essere analizzate usando la tecnologia GIS.