Studio sull'integrazione di basi cartografiche diverse per provenienza e scala in un'unica architettura di sistema informativo territoriale.
Quello della congruenza1 fra basi cartografiche diverse, per provenienza e scala, è un problema tipico del mondo dei Sistemi Informativi Territoriali.
Passato il momento delle prime analisi visive e qualitative, si sente oggi la necessità di un uso quantitativo delle informazioni geografiche.
Le analisi effettuate sui dati GIS, tipicamente attraverso operazioni di overlay, perdono però di significato se essi sono fra loro incongruenti2.
Le incoerenze possono risultare inevitabili quando le basi sono il risultato di acquisizioni realizzate in momenti diversi, con strumenti di diversa tecnologia, diverse procedure ed operatori con esperienze differenti. Ma per valorizzare appieno le informazioni contenute nel dato, tali difformità devono essere limitate e, possibilmente, eliminate.
A tale scopo l'Ufficio Pianificazione Territoriale ha realizzato uno studio finalizzato allo sviluppo di una metodologia per l'integrazione di basi geografiche diverse per scala e provenienza.
Il lavoro, descritto dettagliatamente nella relazione sintetica ha portato allo sviluppo di una serie di strumenti e procedure3 per l'integrazione geometrica e topologica dei dati in ambiente Arc/Info 7.2 e ArcView 3.2.
1 Il problema della congruenza
La mancanza di congruenza fra strati informativi porta alla presenza di un dato che si può genericamente definire "sporco". L'imperfezione in esso presente può essere evidenziata attraverso un'analisi di tipo visivo o numerico.
Analisi visiva
Se il dato viene analizzato in modo visivo, l'incoerenza tra due basi va rapportata alla loro scala. L'analisi visiva, infatti, può essere correttamente attuata solo a scale minori o uguali rispetto a quella nominale. Il problema, in questo caso, è analogo a quello della cartografia disegnata, dove l'imperfezione del dato si nasconde nello spessore del tratto.
Supponiamo di avere due basi numeriche a scala diversa (una base 1:10.000 e una 1:25.000), ciascuna di buona qualità geometrica, ovvero con tratti all'interno delle tolleranze geometriche nominali. Supponiamo ancora di sovrapporre tali basi e di rappresentare il risultato ad una scala minore o uguale alla scala della base con minore risoluzione, nel nostro caso alla scala 1:25.000 o peggiore.
Teoricamente la sovrapposizione appare perfetta: ad un'analisi visiva le due basi sono di fatto coerenti e nessun problema sorge dalla loro sovrapposizione. L'esperienza insegna però che questo accade di rado: la sovrapposizione risulta coerente solo se si opera una significativa riduzione di scala rispetto a quella nominale.
Analisi numerica
Nel trattamento numerico del dato lo spessore di una linea è per definizione infinitesimo. Una certa distanza tra due linee che esprimono lo stesso oggetto è quindi tollerabile nella cartografia disegnata se essa è inferiore allo spessore del tratto, ma non lo è mai in un sistema numerico. Qui, se due linee esprimono lo stesso oggetto, devono assumere valori numerici identici, nei limiti dell'aritmetica "discreta" degli elaboratori. I problemi derivanti da questa situazione sono sostanzialmente di incoerenza dell'informazione.
Avremo ad esempio aree teoricamente adiacenti che non sono esattamente adiacenti, linee che esprimono entità diverse ma coincidenti le quali invece coincidenti non sono (Figura), e così via.
Si tratta di incoerenze che nascono da un'analisi quantitativa dei dati, mentre non creano problemi nel caso di un approccio visivo. Ed è proprio l'analisi quantitativa, momento di maturazione nell'uso della tecnologia GIS, che rende necessario un processo di imposizione di congruenza nei dati.

Un tipico esempio di incongruenza: in rosso il perimetro delle aree urbanizzate, in bianco un'area a rischio industriale ed in verde il confine comunale.
2 Diverse forme di incongruenza
Date le primitive geometriche punto, linea ed area, abbiamo, eliminando una serie di situazioni non realistiche, i seguenti casi:
Punto: un Punto X può richiedere congruenza con un altro
Punto: il Punto X deve coincidere con un altro oggetto puntuale già esistente;
Linea: il Punto X deve essere appoggiato ad un altro oggetto lineare esistente;
Linea: una Linea Y può richiedere congruenza con
Linea: la Linea Y deve essere appoggiato in tutto o in parte ad un altro oggetto lineare esistente;
Area: la Linea Y deve essere appoggiata in tutto o in parte al bordo di un oggetto areale esistente.
Area: un'Area A può richiedere congruenza con
Linea: l'Area A (o meglio il suo perimetro) deve essere appoggiato in tutto o in parte ad un altro oggetto lineare esistente;
Area: l'Area A deve essere appoggiata in tutto o in parte al bordo di un oggetto areale esistente.
Escludendo il caso dei punti, che non presenta particolari difficoltà concettuali, i casi citati, da un punto di vista tecnico, possono essere sintetizzati in:
- Meccanismo del confronto tra linee;
- Meccanismo dell'area di scarto.
Nel corso dello studio qui presentato sono stati sviluppati strumenti e procedure che facilitano l'operatore nella risoluzione interattiva delle situazioni appena descritte. Esse consentono un'imposizione di congruenza "a priori" (cioè in fase di creazione di un nuovo dato, che quindi nasce già congruente con la base di riferimento) o "a posteriori" (cioè quando il dato già esiste ed occorre attivare una fase di correzione per renderlo congruente con la base), e garantiscono la possibilità di quantificare il grado di congruenza geometrica e semantica fra il dato in fase di elaborazione e la base di riferimento.
3 Strumenti e procedure
Strumenti per ArcView 3.2
L'estensione Editing Tools , permette di risolvere in modo interattivo i principali problemi legati all'imposizione di congruenza.
Fra le sue principali funzioni:
- digitalizzazione di features con snap alle features di un altro tematismo;
- snap delle features selezionate in un tematismo alle features di un altro tematismo;
- snap delle features di un tematismo utilizzando le features in un altro tematismo;
- separazione delle features di tipo multipart in singoli elementi;
- copia "al volo" di features da un tema all'altro.
Strumenti e procedure per ArcInfo 7.2
Una serie di aml per la risoluzione dei principali problemi di incongruenza fra i dati. Diversi i gruppi di procedure prodotti:
- di autocertificazione del dato;
- di misura della congruenza;
- di reshape, per rendere congruenti ad una base i dati già acquisiti o da acquisire;
- altre procedure necessarie per lo svolgimento del processo.