ArcGIS - lezione 2hot!

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Software ArcGIS - Lezione 2
Caricare, Visualizzare e consultare dati raster
0. Introduzione
In questa lezione descriveremo le modalità di acquisizione, visualizzazione e consultazione dei dati
raster e le funzioni ArcGIS da utilizzare.
L’immagine raster è una rappresentazione della superficie di un territorio. L’immagine è
organizzata attraverso una griglia raster georeferenziata costituita da un’insieme ordinato di valori
(pixel) che rappresentano la più piccola unità di riferimento territoriale posizionati rispetto ad un
sistema di riferimento.
I pixel possono essere di piccole o grandi dimensioni in funzione del livello di dettaglio
dell’informazione spaziale. Minore è la dimensione del pixel maggiore sarà il livello del dettaglio
del nostro dato raster. Le immagini con un’alta risoluzione hanno un elevato livello di dettaglio ma
implicano un maggior tempo di elaborazione e uno spazio di archiviazione più grande.
Le immagini raster sono organizzate in ArcGIS come un Dataset Raster all’interno del quale sono
archiviati i valori dei pixel (intensità della luce riflessa, intervallo di valori nello spettro
elettromagnetico, etc).
I dati raster possono essere utilizzati nei GIS come :
•
Mappe di base – immagini raster utilizzate come sfondo per i livelli vettoriali. Un esempio:
fotografie aeree, ortofoto, scansioni di cartografie.
•
Mappe per la rappresentazione della superficie – immagini raster che contengono
informazioni misurate sul territorio (pendenza, altimetria, etc) memorizzate all’interno del
file raster. Un esempio: immagini DTM .
•
Mappe tematiche – immagini raster classificate. Un esempio: rilevazioni
classificate per tipologia di copertura del suolo.
GEOforUS – Geography & Technology Network – www.geoforus.it
satellitari
1
1. Tipi di dati raster
Elenchiamo di seguito alcuni dei principali formati supportati da ArcGis:
Formato
Descrizione
Estensioni
Bitmap
I file BMP sono utilizzati per memorizzare
immagini bitmap di Windows.
*. bmp
Enhanced Compressed
Wavelet
Formato in grado di comprimere le immagini con
rapporti di compressione elevati.
Graphic Interchange
Format
Formato di immagine proprietario che permette
un’elevata compressine.
Joint Photographics
Experts Group
Formato di compressione standard per la
memorizzazione di immagini a colori a colori e in
scala di grigi.
JPEG 2000
Multi-risoluzione Seamless
Image Database (MrSID)
Portable Network
Graphics
Tagged Image File Format
Modelli digitali di
elevazione
Formato di compressione per mantenere una
elevata
qualità delle immagini di grandi
dimensioni.
Formato di compressione per mantenere una
elevata
qualità delle immagini di grandi
dimensioni.
Formato di dati molto compressi . Supporta una
vasta gamma di profondità di bit dal
monocromatico al colore a 64 bit e indicizza le
immagini a colori
Formato che supporta immagini in bianco e nero,
in scala di grigi, o a colori che possono essere
memorizzate in un formato compresso o
decompresso.
Formato costituito da una griglia raster di valori
di altimetria regolarmente mappati derivati da una
serie di carte topografiche.
*. ecw
*. gif
*. jpg, *. jpeg,
*. jp2, *. J2C,
*. J2K
*. sid
*. sdw
*. png
*. tif, *. tiff *.
TFF
*. dem
Per ulteriori dettagli o per la lista completa dei formati supportati in lettura/scrittura da ArcGIS
rimando al sito ArcGIS Desktop9.3 Help
http://webhelp.esri.com/arcgisdesktop/9.3/index.cfm?TopicName=Supported_raster_dataset_file_fo
rmats.
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2. Caricare dati raster
La gestione di un’immagine raster in ArcMap è simile a quella di un layer vettoriale.
Prima di caricare i dati creiamo in ArcGIS un progetto dedicato alle immagini raster.
Eseguiamo ArcMap, apparirà la finestra di avvio che permette di creare un nuova area di lavoro o di
caricarne una esistente. In questo esercizio ne creiamo una nuova. Selezioniamo A New Empty Map.
Salviamo l’area di lavoro selezionando dal menu File il comando Save. Selezioniamo la cartella
all’interno della quale salveremo il file con estensione .mxd e inseriamo nello spazio Nome File il
nome del nostro progetto RasterAbruzzo.mxd infine premiamo Salva.
Figura 1- Creazione di un nuovo progetto.
Terminata la fase di creazione del progetto iniziamo con la fase di configurazione del Data Frame.
Nella TOC selezioniamo l’icona del Data Frame e clicchiamo il tasto desto del mouse. Si aprirà la
finestra di dialogo delle proprietà. Selezioniamo la scheda General e inseriamo nello spazio dedicato
Name il nome della mappa Abruzzo - Lezione 2.
Dopo aver inserito il nome della mappa impostiamo le unità di misura della Mappa e del Display, in
questo caso le impostiamo in metri.
3
Figura 2- Maschera di configurazione delle proprietà del DataFrame
ArcGis consente di acquisire ed elaborare l’informazione geografica di tipo raster
l’utilizzo di :
mediante
1. Dataset Raster: layer contenenti le informazioni delle immagini raster.
2. Geodatabase: database spaziali contenenti dataset che contengono l’informazione
geografica organizzata in Raster Catalog 1.
1. DATASET RASTER
Possiamo caricare le immagini nella nostra mappa utilizzando tre metodi :
1. Menu File
2. Toolbar Standard
3. Popup
1. selezionando il comando Add Data dal Menu File
1
Il vantaggio di utilizzare questa soluzione consiste nella restituzione veloce di una mappa e nel rendere disponibili i
dati raster per le analisi spaziali .
4
Figura 3- Comando per aggiungere dati da Menu File
2. selezionando il tasto Add Data nella Toolbar Standard
Figura 4- Comando per aggiungere dati dalla Tolbar Standard
3. selezionando il comando Add Data nel popup che si ottiene premendo sul frame e cliccando
sul tasto destro del mouse.
Figura 5- Comando per aggiungere dati da Popup
Viene visualizzata la finestra di dialogo Add Data che consente di leggere il contenuto della cartella e
di selezionare i file raster.
Name –
elenca i file contenuti nella cartella.
Type – elenca
Dataset).
il tipo di struttura utilizzato per l’archiviazione dell’immagine aster (Raster
Figura 6- Finestra di caricamento dati.
5
I file utilizzati in questa lezione sono :
•
Landsat_regioneAbruzzo_def_p2.ecw – immagine satellitare della Regione Abbruzzo;
•
Dtm_abruzzo.tif – immagine DTM (Modello Digitale del Terreno ) della Regione Abbruzzo.
Selezioniamo il file raster dtm_abruzzo.tif cliccando sul nome del file e poi selezionando Add oppure
con doppio click sul nome del file.
Se caricate per la prima volta un file .tif comparirà questa finestra di dialogo.
Figura 7- Finestra di dialogo per la creazione di Pyramids.
La risoluzione di una griglia raster solitamente è superiore alla risoluzione del monitor in uso, ossia
ogni pixel del monitor contiene più di una cella della griglia. Pertanto per velocizzare la
visualizzazione della griglia raster conviene creare delle copie a bassa risoluzione della griglia
chiamate pyramids.
I file che costituiscono le pyramids hanno lo stesso nome dell’immagine raster da caricare ed
estensione .rrd (reduced resolution dataset). Inoltre, i file pyramids sono associati a file con
estensione .aux (auxiliary file) in cui sono contenute anche le informazioni statistiche al dataset
raster.
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Figura 8- L’immagine DTM della Regione Abruzzo caricata in ArcGIS.
La TOC riporta il layer dell’immagine raster appena caricata. Selezioniamo il layer e poi clicchiamo
sul tasto destro del mouse per utilizzare le funzioni di Copia, Cancellazione, Join, Zoom, Proprietà
dell’immagine raster.
.
Figura 9- Menu del layer.
7
Se vogliamo configurare le caratteristiche del tema dobbiamo cliccare sul comando Properties. Tale
funzione apre la finestra di dialogo Layer Properties composta da schede.
Figura 10- Finestra di dialogo delle proprietà del layer.
La scheda General contiene il nome del livello (Layer Name) che corrisponde al nome del file. Questo
nome può essere sostituito con un alias per comodità es: DTM. La descrizione (Description) consente
di descrivere una breve nota di descrizione dei dati del livello.
La scala di rappresentazione può essere modificata utilizzando Scale Range che consente:
1. di rappresentare i dati a tutte scale,
2. di rappresentare i dati in un determinato intervallo
a. un valore minimo di scala
b. un valore massimo di scala oltre i quali i dati non vengono visualizzati.
Come è possibile notare nella figura 11, la scheda Source contiene le informazioni sulle
caratteristiche tecniche dell’immagine.
8
Figura 11- Contenuto della scheda Source.
Analizzando nel dettaglio le proprietà è possibile leggere le informazioni collegate al file raster
caricato nella mappa. In particolare:
•
Raster Information contiene le informazioni tecniche del file raster.
Figura 12- Proprietà del file raster : informazioni tecniche
•
Extent contiene le informazioni dei i limiti geografici dell’immagine nello spazio della
mappa.
Figura 13- Proprietà del file raster : informazioni dei limiti geografici
•
Spatial Reference contiene le informazioni del sistema di riferimento delle coordinate
associato ai pixel.
Figura 14 Figura 15- Proprietà del file raster : informazioni del sistema di riferimento
9
•
Statistics contiene le informazioni dei dati statistici sui pixel che compongono l’immagine.
Nel caso specifico non sono state calcolate statistiche.
Figura 16- Proprietà del file raster : informazioni dei dati statistici
Carichiamo la seconda immagine all’interno dell’ambiente di lavoro a mappa.
Selezioniamo
il
comando
Add
Landsat_regioneAbruzzo_def_p2.ecw.
Data
dal
menu
File
e
scegliamo
il
file
Figura 17- Caricamento dell’immagine Landsat della Regione Abruzzo
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Figura 18- Immagine Landsat della Regione Abruzzo
2. GEODATABASE
Procediamo con il caricamento dei dati mediante la creazione di un Raster Catalog in un
geodatabase.
Eseguiamo ArcCatalog2 e selezioniamo la cartella nella quale salvare il geodatabase.
Individuata la cartella clicchiamo con il tasto destro del mouse e creiamo il geodatabase mediante la
selezione dell’opzione New e poi Personal Geodatabase.
2
ArcCatalog è l’applicazione che permette di organizzare e gestire dati e cartografia, creare nuovi file, ricercare e
modificare le informazioni. L’utilizzo di ArcCatalog è finalizzato alla gestione della struttura e delle caratteristiche di
dati e cartografia.
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Figura 19- Creazione di un Personal Geodatabase.
In questo modo abbiamo creato il geodatabase con un nome generico. Rinominiamo il geodatabase
cliccando con il tasto destro del mouse ed eseguendo il comando Rename (raster.mdb)
Figura 20- Nuovo Geodatabase
Dopo aver creato il database è necessario creare il Raster Catalog per memorizzare i dati che
importeremo.
Clicchiamo sul nuovo geodatabase e con il tasto destro del mouse selezioniamo New e selezioniamo
l’opzione Raster Catalog.
Figura 21- Creazione di un nuovo Raster Catalog
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Si aprirà una finestra di dialogo in cui dovremo inserire alcuni dati necessari per la realizzazione del
Raster Catalog quali
•
•
•
Output Location – definiamo la cartella e il nome del nostro geodatabase.
Raster Catalog Name – assegnamo il nome del Raster Catalog (DTM_GEODB).
Coordinate System for Raster Column – settiamo le coordinate importando
il file raster
dtm_abruzzo.tif , in questo modo associamo al Raster Catalog un sistema di riferimento.
Figura 22- Finestra di dialogo per la creazione di un Raster Catalog
Il Raster Catalog è stato creato ed ora dobbiamo acquisire le immagini raster nel nostro catalogo
DTM_GEODB.
Figura 23- Nuovo Raster Catalog
Clicchiamo con il tasto destro del mouse su Raster Catalog e selezioniamo l’opzione Load e Load
Data.
Figura 24- Funzione di caricamento dell’immagine in Raster Catalog
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Si aprirà una finestra di dialogo in cui dovremo aggiungere tutti i file raster che dovranno comporre
la mosaicatura di un territorio. Nel nostro esempio il file è unico per l’intero territorio della regione
Abruzzo.
Compiliamo la finestra di dialogo inserendo il file raster da caricare nel catalogo (Imput Rasters).
Si seleziona la cartella e il file da aggiungere.
Nella parte relativa all’Output Geodatabase è riportato il nome del Raster Catalog appena creato che
dovrà contenere i dati rasters da caricare.
Figura 25- Maschera di dialogo per caricare i Raster nel Geodatabase.
Il risultato del caricamento del file Dtm_abruzzo.tif acquisito nel Raster Catalog può essere
visualizzato nella scheda Preview di ArcCatalog.
Figura 26- Preview in ArcCatalog del file DTM della Regione Abruzzo
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Chiudiamo ArcCatalog e eseguiamo ArcMap.
Carichiamo il Raster Catalog nella nostra mappa ulizzando il comando Add Data, clicchiamo sul
Geodatabase raster.mdb e selezioniamo il Raster Catalog denominato DTM_GEODB. Doppio click
sul Raster Catalog e selezionando la cartella DTM Abruzzo IM e l’immagine dtm_abruzzo.img. .
Figura 27- Caricamento dei dati di un Raster Catalog nella mappa.
L’ultima finestra di dialogo informa che i dati contenuti in DTM_GEODB hanno un sistema di
riferimento sconosciuto.
Per associare un sistema di riferimento delle coordinate dobbiamo aprire la maschera di dialogo
delle proprietà del livello, selezionare la funzione Set Data Source nella scheda Source.
Figura 28- Attribuzione di un sistema di coordinate di riferimento ai dati del Raster Catalog.
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3. Visualizzare dati raster
L’ordine di visualizzazione delle immagini raster caricate nella mappa può essere modificato
selezionando dalla TOC l’immagine che vogliamo spostare e trascinando il layer verso l’alto se si
vuole renderlo visibile per primo.
Dopo aver cambiato l’ordine di visualizzazione possiamo provare nascondere le immagini togliendo
il ceck sul box della visibilità presente nella TOC (figura 29.1) o nella scheda General della
maschera di dialogo del Layer Properties (figura 28.2).
1.
2.
Figura 29- Tema visibile
Per impostare e migliorare la visualizzazione della mappa è possibile modificare le caratteristiche
delle immagini raster utilizzando due modalità:
1. regolando la luminosità, il contrasto e la trasparenza dell’immagine,
2. modificando le simbologie.
Nel primo caso, se volessimo incrociare le informazioni provenienti dal DTM e dall’immagine da
satellite dovremmo lavorare solamente sul diverso grado di trasparenza dell’immagini raster al fine
di ridurre la copertura del layer superiore.
Di seguito proveremo a modificare tutti i parametri del settaggio. Spegniamo il DTM e proviamo a
modificare tutti i parametri del Display dell’immagine Landsat. Selezioniamo l’immagine,
clicchiamo con il tasto destro del mouse sul nome del layer e selezioniamo Properties.
Nella scheda Display troviamo i parametri che consentono di regolare la luminosità o il contrasto di
un layer raster o per far apparire il livello raster trasparente. Queste modifiche sono applicate
solamente alla visualizzazione dei layer sullo schermo e non rettificano i dati originali.
Apriamo la scheda Display e settiamo i seguenti parametri nel seguente modo :
•
•
•
contrasto : 30
luminosità: 20
trasparenza : 30
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Figura 30- Settaggio dei parametri di rappresentazione dell’immagine
I risultati del settaggio sono rappresentati nelle figure 31.1 e 31.2.
Nella figura 31.1 l’immagine Landsat ha i parametri del contrasto, luminosità e trasparenza uguali a
0.
Nella figura 31.2 possiamo notare come varia la visualizzazione della stessa immagine dopo aver
modificato i parametri.
1.
2.
Figura 31 – Settaggio dei parametri del Display: immagine prima e dopo l’elaborazione.
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Nel secondo caso modifichiamo la vestizione assegnata di default alla nostra immagine
dtm_abruzzo.tif. Apriamo la finestra di dialogo delle proprietà e selezioniamo la scheda Symbology
che contiene la graduazione di colore in tonalità di grigio assegnata di default all’immagine raster.
Se clicchiamo sul menu a tendina di Color Ramp è possibile visualizzare e scegliere diverse
graduazioni di colore classificate secondo il range che varia da un valore pari a 32767 a un valore
minimo pari a -32768
Figura 32- modifica del colore dell’immagine DTM
Selezioniamo una nuova gamma di colori e il risultato della rappresentazione è visibile sulla
mappa.
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Figura 33- Modifica della simbologia dell’immagine DTM
ArcMap permette di creare mappe tematiche anche con le immagini raster. I valori associati ai
singoli pixel dell’immagine raster sono registrati all’interno della tabella del file raster. Attraverso
la rappresentazione per categorie è possibile tematizzare anche un layer di un’immagine raster.
In questo caso possiamo classificare i dati relativi all’altimetria del suolo archiviati nella tabella
della nostra immagine DTM .
Apriamo e consultiamo i dati della tabella del DTM della Regione Abruzzo. Il modello digitale del
terreno rappresenta una superficie nella quale i valori dei pixel indicano la quota di un punto.
Il campo Value contiene i seguenti valori dell’altezza:
Valore minimo : - 4
Valore massimo :2863
Il campo Count contiene il numero dei pixel con lo stesso valore di altezza.
Figura 34 – Tabella collegata al DTM
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Selezioniamo dalla scheda Simbology, nella parte sinistra, la modalità Classified per classificare un
intervallo di dati con una gradazione di colore che rappresenti delle tipologie di aree (pianeggiante,
collinare, montuosa, etc).
Il valore proposto di default prevede una classificazione di 5 classi di intervallo con una gradazione
di grigi.
Inseriamo un numero di classi di intervallo pari a 15 e scegliamo una gamma di colori che ci
permettano di distinguere le zone pianeggianti da quelle montuose.
Figura 35- Classificazione del valore altezza del DTM
In questo modo diventa intuitiva l’interpretazione della morfologia del territorio.
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Figura 36- DTM classificato
Selezioniamo con un ceck la funzione Use hillshade effect nella scheda Symbol l’immagine assume un
aspetto tridimensionale.
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Figura 37- DTM classificato con applicato effetto 3D
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3. Consultare i dati raster
Le immagini raster raramente hanno tabelle di dati da consultare. Nel caso della nostra immagine
DTM possiamo interrogare i valori relativi all’altimetria del suolo utilizzando la stessa funzione
utilizzata per interrogare i dati vettoriali.
Seleziono dalla Tool il comando Identify
.
Ciccando su un punto dell’immagine raster sarà possibile aprire una maschera di dialogo contenente
le informazioni dei dati collegati al pixel.
Se attivo la richiesta di informazioni su tutte le immagini raster presenti nel progetto (Identify from :
All Layers) è possibile interrogare tutte le informazioni dei pixel collegate ai vari layer.
Figura 38- consultazione dati raster
Dopo aver consultato l’informazione della nostra immagine possiamo zoomare il pixel interrogato
attivando una funzione di zoom localizzato.
Seleziono dal menu Window la funzione Magnifier e definisco la scala di zoom.
Muovendo la finestra sulla mappa l’effetto ottenuto è quello di una lente di ingrandimento.
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Figura 39- Funzione di zoom localizzato
Figura 40- Ingrandimento localizzato di una parte dell’immagine
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Infine carichiamo alcuni livelli di tipo vettoriale (strade e centri abitati) e li proiettiamo sulla nostra
mappa rendendo visibile l’immagine Landsat oppure il DTM classificato della Regione Abruzzo.
Figura 41- Strade e centri abitati proiettati sull’immagine Landsat.
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Figura 42- Strade e centri abitati proiettati sull’immagine DTM.
Bibliografia
-
Manuale d’uso del software applicativo ArcGIS 9 Using ARCGIS Desktop, 2006, pubblicato da
ESRI
“ArcGIS 9.3. Cos’è ArcGis 9.3?”, 2008 pubblicato da Esri Italia s.p.a.
“What is ArcGIS 9.2” , 2008 pubblicato da Esri Italia spa
Getting to Know ArcGIS Desktop – pubblicato da ESRI Press, 2008
Paologis – Arcview, ArcGIS e dintorni
ESRIdipendente.it
Redatto da:
Adelaide Pretato
e-mail: [email protected]
Paolo Orlandi
e-mail: [email protected]
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ArcGIS - lezione 2hot!

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