I sistemi informativi geografici per i trasporti

DOCUMENTI
Strumenti di analisi
I sistemi informativi
geografici per i trasporti
di Luca Maisto
Studioso di Economia dei trasporti
[email protected]
1. Introduzione
L’utilizzo dell’informatica e delle nuove tecnologie, reso
sempre più efficace dalla continua evoluzione delle loro
applicazioni, è ormai diventato specifico nell’ambito del
settore dei trasporti e della logistica. È un dato di fatto
che, nel considerare sistemi complessi come quelli che
caratterizzano il settore si debba tener conto di tutte le
loro diverse componenti, in modo da impostare al meglio una qualsiasi azione di analisi, pianificazione, progettazione, ottimizzazione, gestione e monitoraggio. Una delle principali lacune per una
corretta definizione degli obiettivi di
un progetto riguardante i trasporti
e/o la logistica e dei modi per perseguirli è costituita da un insufficiente
sistema di conoscenza. D’altra parte,
per raggiungere un livello accettabile
di conoscenza è indispensabile da un
uso sempre più intenso di strumenti
e modelli analitici che consentono la
raccolta e il trattamento di dati ed
informazioni in precedenza non rilevabili e l’utilizzo di nuove tecnologie capaci di archiviare, collegare e gestire i dati raccolti. La valutazione dei dati aggregati consente infatti di
trasformare le analisi in informazioni, di individuare le
cause dei fenomeni e di stabilire le relazioni che permettono di raggiungere la massa critica informativa necessaria al supporto di decisioni efficaci ed efficienti. I Sistemi Informativi Geografici (GIS – Geographic Information Systems) sono una delle tecnologie attualmente
più all’avanguardia per elaborare e gestire informazioni
che, insieme alle tecniche web-based (cioè basate sulla
rete Internet), costituiscono un insieme completo per la
diffusione delle informazioni stesse.
I GIS trattano dati di ogni genere (sociali, economici, logistici, ecc.) strettamente correlati alla superficie terrestre; tali dati vengono acquisiti, rielaborati e rappresentati dal sistema informativo GIS, restituendo una visione
38 - ItaliaMondo Logistica & Intermodalità
reale dell’intero territorio e dei fenomeni di interesse. Il
loro obiettivo principale è quello di svolgere un’analisi
dei dati che possa poi divenire sistema di supporto alle
decisioni. Dal punto di vista spaziale i GIS si possono utilizzare su diversi livelli di scala, da quelli più ristretti
ad ambiti più ampi. Queste nuove tipologie di software,
che prevedono in particolare l’utilizzo di cartografie digitali e banche dati geo-referenziate, permettono l’implementazione di soluzioni adatte a contesti e ad esigenze particolari e quindi ben si prestano all’industria dei
trasporti e della logistica e al governo dei fenomeni territoriali, avendo
le potenzialità di raccordare in un’unica visione processi logistici, amministrativi, processi di trasformazione
delle realtà urbane e regionali, servizi ai cittadini e alle imprese. Ad esempio, per individuare il suolo migliore per una coltura specifica o la
localizzazione ottimale di una nuova
attività economica o di una nuova infrastruttura (lineare e/o puntuale),
per ottimizzare il percorso per un
trasporto merci o la raccolta di rifiuti urbani o e così via,
il GIS consente ad operatori pubblici e privati di elaborare mappe, integrare informazioni, simulare scenari, risolvere problemi, elaborando soluzioni esprimibili sia in
forma cartografica che in forma quali-quantitativa.
L’ambito di applicazione dei GIS è quindi estremamente
ampio e variegato. Nei Paesi più sviluppati, i GIS rappresentano ormai da qualche decennio un terreno di
frontiera comune ad una pluralità di discipline scientifiche di cui hanno spesso fertilizzato, con il proprio apparato concettuale metodologico e applicativo, i relativi
paradigmi costitutivi. È da questa cornice che deriva una
oggettiva difficoltà nella definizione del termine che è di
fatto non ancora consolidato, sia in quanto fortemente
soggetto all’evoluzione tecnologica che comunque ne
caratterizza alcuni aspetti, sia per la miriade di applica-
DOCUMENTI
zioni che ne dilatano caratteristiche e potenzialità. Ciò nonostante la corposa letteratura
del settore converge su alcune definizioni, tra
le quali la più tipica e diffusa è quella che riconosce i GIS, in senso ampio, come una
combinazione di dati spaziali e di relativi attributi, di risorse hardware e software, di risorse umane con adeguata preparazione e di
metodi di analisi, il tutto organizzato per automatizzare, gestire e distribuire informazioni a
contenuto geografico (fig. 1).
In definitiva, un sistema GIS e la gestione di
dati, ovvero è un modello di rappresentazione
del mondo reale che consente di definire scenari di valutazione delle conseguenze generate
sul territorio da differenti interventi possibili o
fenomeni che possono verificarsi.
2. Le diverse categorie di utenza dei Sistemi Informativi Geografici
Quando è iniziata la diffusione dei Sistemi
Informativi Geografici (GIS) era chiaro sola- Figura 1 – Le componenti di un GIS
mente che questi erano in grado di gestire
informazioni di tipo grafico, mentre tutti gli altri sistemi - l’analisi dell’accessibilità territoriale e la previsione
delle trasformazioni del territorio a seguito di nuovi
potevano gestire solo informazioni di tipo numerico o di
investimenti in infrastrutture e dell’attivazione di
altra natura. Secondo recenti studi, le applicazioni GIS
nuovi servizi;
più diffuse in assoluto sono quelle di gestione di reti
la ricostruzione e previsione della domanda attravertecnologiche, di pianificazione e gestione urbanistica,
so modelli di simulazione;
del territorio e dei trasporti. In generale, per quanto riguarda l’utenza di sistemi GIS composta da enti pubbli- - la valutazione e la gestione del rischio ambientale,
delle esternalità e dei costi sociali dovuti al settore
ci, a parte i diversi Ministeri, le Regioni sono in prevadei trasporti;
lenza dotate di applicazioni per la gestione del territorio, mentre si sta intravedendo uno sforzo per le appli- - la gestione di flotte di veicoli nella logistica distributiva, nella raccolta dei rifiuti, nei servizi di trasporto
cazioni di monitoraggio ambientale e per attività GIS in
pubblico, ecc.
relazione alla pianificazione e gestione della rete dei
trasporti e della logistica. Anche le Province si stanno i- Le applicazioni dei GIS ai trasporti consentono di intenoltre sempre più orientando verso soluzioni per la pia- grare le conoscenze acquisite nel campo della modellinificazione e gestione del territorio, incluso il monito- stica e della simulazione del traffico con le possibilità di
raggio delle problematiche ambientali e il controllo del- gestione delle informazioni offerte dai moderni datale reti tecnologiche (gas, acqua, elettricità, ecc.). Infine, base relazionali. In primo luogo, infatti, tramite i GIS è
i Comuni necessitano di strumenti per la realizzazione e possibile raccogliere in una visualizzazione sintetica
la gestione in primis del Piano Regolatore Generale e di tutti i parametri topografici descrittivi dell’assetto territutti i Piani Attuativi. Grazie alla disponibilità di nuove toriale e della disposizione topologica delle reti. Tipicatecnologie GIS a basso costo, accanto a questi utenti e mente, una rete è rappresentata sul GIS mediante un
applicazioni tradizionali ed istituzionali, stanno emer- grafo, ovvero uno strumento topologico composto da
gendo anche realtà nuove, tra cui società di trasporto, di nodi connessi tramite archi. A nodi ed archi è inoltre
distribuzione e di manutenzione, agenzie di marketing possibile associare uno più attributi esprimibili in forma
territoriale, istituti di credito, assicurazioni, servizi so- numerica: capacità, distanza, tempo di percorrenza, cocio-sanitari, studi professionali di economia ed ingegne- sto, ecc. A titolo di esempio, si riporta in figura 2 una
rappresentazione semplificata aggregata del modello toria applicata, nonché singoli studiosi e ricercatori.
pologico di offerta di trasporto su gomma della Campa3. Principali applicazioni del GIS al settore dei tra- nia, mediante cui è possibile effettuare simulazioni e
previsioni sia per quanto riguarda il traffico merci, che
sporti
La varietà di utenti vecchi e nuovi dei sistemi GIS riflet- per quanto riguarda il traffico passeggeri. In particolare,
te una sempre più diversificata domanda di applicazioni. il grafo di riferimento è composto da 7.359 nodi e 8.135
In particolare, le applicazioni al settore dei trasporti so- archi tra autostrade, raccordi autostradali, strade statali
e provinciali, le quali sono state evidenziate con colori
no molteplici e possono riguardare, ad esempio:
diversi in base ai differenti dati presenti nel data-set ca- la gestione e la pianificazione delle reti;
ItaliaMondo Logistica & Intermodalità -
39
DOCUMENTI
ricato all’interno del cosiddetto “file geografico” creato
mediante uno specifico GIS per i trasporti (“GIS-T”)
commercializzato da una software house statunitense. I
GIS forniscono quindi all’utenza un’interfaccia grafica
intuitiva, in cui le interrogazioni, le selezioni ed i risultati di simulazioni e previsioni sono accessibili in modo
semplificato e prescindono dagli ambienti software in
cui vengono eseguite.
Attraverso l’ausilio delle tecnologie GIS si può arrivare
alla realizzazione di un vero e proprio sistema di supporto integrato alle decisioni per i sistemi di trasporto,
comprendente, oltre al
data-base territorialeinfrastrutturale ed alle matrici origine/destinazione degli
spostamenti, anche:
- un data-base per il traffico, contenente le informazioni di tipo alfanumerico inerenti la circolazione e
la viabilità (flussi, costi, tempi, velocità, curve di deflusso, disposizione della segnaletica e dei semafori,
manovre consentite, ecc.).
- una “biblioteca” di modelli di trasporto e programmi
di calcolo con cui analizzare i vari aspetti della dinamica dei flussi e del loro impatto sull’ambiente: organizzazione del traffico, gestione e simulazione delle operazioni terminali nei nodi, consumi, emissione
e diffusione di sostanze inquinanti, ecc.
Un sistema con queste caratteristiche è quindi in grado
di supportare tutte l’attività legate ad un sistema di trasporto, e più in generale logistico, soprattutto in fase di
pianificazione, gestione e monitoraggio. I campi di applicazione ai trasporti dei GIS si sovrappongono inoltre
a quelli delle tecnologie “ITS” (Intelligent Transport Systems) mirate alla gestione del traffico e più in generale
della mobilità, quali:
- i sistemi di controllo dei segnali stradali a messaggio
variabile sensibili ai flussi di traffico;
- i sistemi di gestione del traffico per il monitoraggio
dei veicoli e la revisione degli orari;
- i sistemi per la gestione degli incidenti e delle emergenze;
- i sistemi di navigazione assistita;
- i sistemi informativi per l’utente che forniscono
informazioni aggiornate sul traffico e sul servizio di
trasporto pubblico.
In tempi recenti, con la diffusione di Internet, le applicazioni integrate GIS/Internet ai trasporti si sono largamente diffuse nel sottoinsieme delle applicazioni ITS
conosciuto con il termine di “infomobilità”.
4. Modelli di rete e possibili applicazioni logistiche
del GIS
Lo spostamento delle persone, il trasporto e la distribuzione di beni e servizi, le comunicazioni: tutte queste at-
Figura 2 - Il modello topologico aggregato di offerta di trasporto su gomma della regione Campania
Fonte: nostra elaborazione su dati LOGICA
40 - ItaliaMondo Logistica & Intermodalità
DOCUMENTI
tività prevedono lo spostamento di materia o di informazioni mediante dei sistemi di reti, che sempre più costituiscono una delicata e vitale infrastruttura del mondo
moderno.
Tra le applicazioni principali che possono essere effettuate mediante un GIS su reti di qualsiasi tipo è possibile ricordare ad esempio:
- la ricerca del minimo percorso in termini di costo
generalizzato per andare da un punto di origine ad
un punto di destinazione;
- l’allocazione ottima di risorse;
- l’individuazione della localizzazione ottimale di una
attività (ad esempio un’infrastruttura, un attrattore
turistico, ecc.), anche in funzione dell’accessibilità
attuale e/o prevista rispetto ad altre attività e/o reti
localizzate sul territorio;
- l’assegnazione e l’individuazione dell’equilibrio dei
flussi sulle reti e quindi sul territorio.
- la verifica delle connettività tra due punti della rete.
Consideriamo, in particolare, l’utilizzo delle funzioni di
analisi di rete dei GIS per la determinazione del percorso minimo e più efficace per attraversare una rete passando per determinate località di questa. Tali applicazioni forniscono opzioni che riguardano il modo, il periodo dello spostamento e il parametro da ottimizzare
(tempo, distanza o costo) nella scelta del percorso stesso. Un esempio di utilizzo di tali potenzialità di un GIS
può essere quello di supporto alle decisioni di trasporto
in ambito turistico, e in particolare per la scelta e l’organizzazione da parte di un tour operator di itinerari turistici che riescano a consentire ai turisti stessi, anche mediante la combinazione di diverse modalità di trasporto,
la fruizione del maggior numero di attrattori di una determinata località sotto il vincolo di un tempo massimo
disponibile e/o di un costo (massimizzazione della fruizione di attrattori turistici soggetta a vincoli di tempo
e/o di costo).
Per quanto riguarda invece le analisi relative all’allocazione ottimale delle risorse, bisogna disporre di un centro che offra risorse e di una domanda di queste sulla rete, o viceversa, di una offerta sulla rete e di una capacità
ricettiva su di un centro. A titolo esemplificativo, mediante l’uso delle funzioni di allocazione di un GIS può
essere affrontato e risolto un problema tipico dei tour operator e delle agenzie di viaggio, ovvero quello dell’assegnazione dei posti letto disponibili in una determinata zona turistica in funzione della domanda che via
via viene a manifestarsi.
5. GIS e analisi di accessibilità: un’applicazione al
caso di una possibile zona franca in Campania
Un Sistema Informativo Geografico ben si presta a fornire un valido supporto per analisi di accessibilità territoriali, grazie alla definizione, elaborazione, geo-referenziazione ed utilizzazione di dati e modelli capaci di
rappresentare le interazioni tra il territorio oggetto di
studio e quelli ad esso circostanti, interazioni rese possibili dalle reti infrastrutturali relative ad una o più moda-
lità di trasporto. In generale, mediante un’analisi di accessibilità è possibile valutare la struttura insediativa di
un’area in relazione al sistema infrastrutturale e ai servizi di trasporto disponibili. In particolare, le misure di
accessibilità possono essere distinte in due tipologie:
1) Misure che tengono esclusivamente conto delle caratteristiche dell’offerta di trasporto mediante una
funzione d’impedenza più o meno complessa, dalla
semplice distanza in linea d’aria ad una funzione che
consideri particolari caratteristiche del sistema di
trasporto, quali ad esempio il tempo totale di viaggio
e/o il costo monetario di viaggio. Tali misure sono
generalmente le più intuitive e semplici da calcolare,
conducendo a risultati descrittivi di facile interpretazione.
2) Misure che tengono conto anche di variabili riguardanti la struttura socio-economica del territorio, ad
esempio tramite l’introduzione di pesi attrattivi delle
attività localizzate. Tali misure sottintendono solitamente una teoria economica di localizzazione.
È possibile inoltre fare una distinzione tra “accessibilità
attiva” e “accessibilità passiva”. Nel primo caso, è possibile parlare di misure di raggiungibilità di un punto
nello spazio; nel secondo caso, invece, si misura il grado di raggiungimento, a partire da una data località, di
attività o servizi localizzati sul territorio circostante.
Nelle figure 3 e 4 si riportano i risultati di alcune analisi
di accessibilità stradale media (attiva e passiva) in termini di tempo dell’area “Mobil-Q8” - che rappresenta
una delle possibili localizzazioni di una zona franca da
istituire nella città di Napoli - rispetto ai nodi intermodali di primo livello e ai distretti industriali regionali.
In particolare, per quanto riguarda il porto di Napoli e
l’aeroporto di Capodichino si registra un tempo di percorrenza fino a 15 minuti; mentre invece per l’interporto
di Nola e quello di Marcianise-Maddaloni, situati in una
posizione relativamente più centrale all’interno della regione, si registra un tempo di percorrenza fino a 30 minuti; infine, per quanto riguarda il porto di Salerno e
l’Interporto di Battipaglia si registra un tempo di percorrenza fino a 60 minuti. Per quanto riguarda invece i
distretti industriali, quelli di Grumo Nevano-AversaTrentola-Ducenta, Sant’Agata dei Goti-Casapulla e San
Giuseppe Vesuviano, specializzati nel settore tessile-abbigliamento, sono caratterizzati da un’accessibilità stradale media (attiva/passiva) rispetto all’area Mobil che
arriva fino a 30 minuti; per i distretti di Solofra e Nocera Inferiore, specializzati rispettivamente nel settore
conciario e alimentare, si registra un tempo di percorrenza fino a 60 minuti; infine, nei distretti di San Marco
dei Cavoti e di Calitri, entrambi specializzati nel settore
tessile-abbigliamento, si registra un tempo di percorrenza fino a 90 minuti.
6. Conclusioni
Il Piano Generale dei Trasporti e della Logistica del
2001 assegnava un ruolo determinante all’innovazione
tecnologica, affermando che sarebbe stato scopo del
ItaliaMondo Logistica & Intermodalità -
41
DOCUMENTI
Figura 3 - Accessibilità stradale media attiva/passiva dell’Area Mobil-Q8 rispetto alle infrastrutture intermodali regionali di primo livello
Fonte: nostra elaborazione su dati Università Federico II di Napoli – Dipartimento di Economia
Piano stesso “…creare un ambiente favorevole per lo
sviluppo e l’utilizzazione di tecnologie e servizi innovativi che contribuiscano al miglioramento del sistema dei
trasporti e, nello stesso tempo, accrescano la competitività dell’industria nazionale…”. La gestione ed elaborazione delle informazioni mediante i GIS rappresentano
una nuova sfida per il settore dei trasporti e della logisti-
ca a supporto di vari altri settori economici, sfida a cui i
diversi attori pubblici e privati coinvolti non devono sottrarsi, ma devono anzi utilizzare le nuove tecnologie come leva strategica per il raggiungimento di una maggiore efficienza e sostenibilità dei processi.
Per chi desiderasse la bibliografia siamo pronti a
fornirla dietro richiesta
Figura 4 - Accessibilità stradale media attiva/passiva dell’Area Mobil-Q8 rispetto ai distretti industriali regionali
Fonte: nostra elaborazione su dati Università Federico II di Napoli – Dipartimento di Economia
42 - ItaliaMondo Logistica & Intermodalità