Che cosa sono i SISTEMI INFORMATIVI GEOGRAFICI (GIS) e la CARTOGRAFIA NUMERICA ?

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La storia della cartografia potremmo farla iniziare con la realizzazione di carte geografiche che seguono metodi basati sulla percezione e sulla ricostruzione soggettiva. In queste prime rappresentazioni lo sguardo del cartografo coincide con quello dell’agrimensore: si tratta di dare una misurazione della terra, ora in rapporto alla volta celeste, ora invece al proprio punto di osservazione, solo in pochi casi collocato in uno spazio virtuale, più spesso interno al contesto che si vuole rappresentare. A partire dall’età moderna, il principale problema tecnico dello sviluppo di una superficie sferica (quella terrestre) su una superficie piana (quella della carta) viene risolto attraverso soluzioni geometriche (Proiezioni geometriche), in seguito sostituite dalle rigorose trattazioni matematiche (Rappresentazioni analitiche), su cui di fatto sono basati i principi delle Proiezioni cartografiche.

Negli ultimi cento anni la cartografia si occupa  quasi esclusivamente della ricostruzione in scala del Globo – il punto di vista, l’occhio, (reale o virtuale) si colloca quindi lontano dalla terra. Le fotografie aree prima e le immagini satellitari poi, ci hanno d’altro canto permesso di avere immagini della terra in precedenza inedite. Con l'accesso alla visione aerea e satellitare si è compiuto un lungo tragitto, che ci ha portato alla piena percezione dello spazio che ci circonda, tragitto che ha permesso di accantonare una certa fantasia interpretativa. Nonostante questo, le richieste di rappresentazione cartografica sono in costante aumento e le ragioni di questo aumento sono legate ai molteplici impieghi delle carte tematiche. Infatti la cartografia più diffusa non rappresenta più i luoghi, gli spazi e le distanze, ma, unitamente a questi dati geografici essenziali, vengono rappresentati dati e informazioni di ogni genere. Come nel caso della carte dei tributi elaborate dagli antichi romani, da oltre cento anni si elaborano carte tematiche di ogni tipo e per ogni disciplina: dalle carte dei prodotti coloniali, alle carte geologiche con i giacimenti minerari, alle carte delle catene dei fast food americani, e così via.

Perché la produzione della cartografia tematica è sempre più diffusa? La risposta a questa domanda sta nel legame che si è instaurato negli ultimi venti anni tra il gli strumenti dell'Information Technology e la cartografia.

Tra i vari prodotti che la rivoluzione informatica ha prodotto negli ultimi anni i Sistemi Informativi Geografici (Geographic Information System, GIS), rappresentano una innovazione epocale nella gestione e nella produzione cartografica. Questi sistemi si basano sulla fusione di due capisaldi dell'innovazione informatica: i sistemi di disegno computerizzato (CAD) e i data base relazionali (DBMS), i quali peraltro sono tra le prime creazioni dell'informatica. Il primo sistema ha permesso il disegno computerizzato delle entità geografiche il secondo l'immagazzinamento dei dati e delle informazioni legate a queste entità. La fusione di questi due sistemi nei GIS ha permesso il superamento del compromesso insito in ogni rappresentazione cartografica: infatti ogni rappresentazione di entità geografiche è sempre in qualche misura simbolica e in scala, ovvero si basa su paradigmi di rappresentazione secondo i quali un determinato simbolo (es. un piccolo rettangolo) nella carta rappresenta un oggetto reale con determinate proprietà geometriche (es. una casa). Sebbene i cartografi nelle loro storia ultrasecolare abbiano sviluppato delle raffinatissime e ormai consolidate rappresentazioni simboliche (basta osservare la legenda una carta topografica dell'Istituto Geografico Militare Italiano (IGM), la rappresentazione simbolica di una carta geografica o tematica tradizionale rappresenta sempre un limite per una conoscenza completa di tutte le informazioni legate alle entità geografiche; ad esempio, sebbene sia abbastanza semplice rappresentare con un simbolo i contorni di un edificio, non è facile e conveniente rappresentare in forma simbolica il numero di piani dell'edificio, la lista degli inquilini che vi abitano, la presenza di garage e cantine nei seminterrati.

Il superamento di questo limite è rappresentato dalla diffusione dei Sistemi Informativi geografici (GIS), che permettono di analizzare una entità geografica, sia per la sua completa natura geometrica (e simbolica), sia per il suo totale contenuto informativo; in pratica questi sistemi realizzano attraverso l'ingegneria del software un legame tra ogni entità geografica di una carta e un record di un database.

Schema funzionale di un GIS

Con questi nuovi sistemi le applicazioni della cartografia si moltiplicano: ogni dato è rappresentabile in una carta attraverso la sua posizione geografica, definita dal sistema di coordinate adottatoe unitamente a tutte le informazione che lo riguardano, che sono immagazzinate in un database. In questo modo l'analisi delle proprietà geometriche delle entità rappresentate in un carta geografica (ad esempio le loro esatte dimensioni fisiche), potrà essere combinata con le proprietà generali delle altre entità cartografiche (ad esempio la distanza reciproca tra case, abitazioni, tra scuole e ospedali, etc.), e di ogni entità prescelta potremo analizzare in dettaglio tutte le informazioni che la riguardano.

In questi ultimi anni quasi tutta la cartografia geografica tradizionale, di ogni genere e tipo, sta divenendo una cartografia geografica digitale e in breve andrà a fare parte di sistemi informativi territoriali che, attraverso i GIS, sono in grado di produrre carte geografiche e tematiche per tutte le nostre esigenze e finalità. Gli impieghi dei GIS sono crescenti e per quanto abbiamo detto crescono assieme a tutti i sistemi che sono collegati all'evoluzione del mondo dell'Information Tecnology, in quanto essi stessi costituiscono un valido esempio di impiego di tecnologia dell'informazione. Una tale rivoluzione ha portato un grande cambiamento nelle tradizionali applicazioni delle Scienze della Terra e del territorio, che hanno sempre elaborato carte tematiche dettagliate sugli aspetti fisici dell'ambiente; in particolare nel momento in cui la tecnologia del Telerilevamento è stata in grado di produrre una grande quantità di immagini sempre più dettagliate della superficie terrestre e i sistemi di archiviazione informatica sono stati in grado di gestire queste immagini come qualunque altra informazione, si è sviluppato un insieme di nuovi approcci allo studio dell'ambiente fisico e del territorio, che sono alla base della Geomatica. Tutti gli impieghi integrati di informazioni sull'ambiente fisico, dai dati topografici tradizionali a quelli prodotti dal GPS, dai dati geologici e geomorfologici di campagna ai dati sulle falde freatiche sotterranee, dai dati sullo scorrimento delle acque superficiali ai dati sui cambiamenti climatici, dai dati sulla attività sismica e vulcanica ai dati sul dissesto idrogeologico, etc. etc., sono oggi gestiti ed elaborati attraverso i Sistemi Informativi Geografici. In sintesi quali sono le problematiche a cui un GIS può essere di supporto e quali i suoi campi di applicazione ?  L’utilità di un GIS è evidente:

• In tutti i settori in cui l’impiego della cartografia geografica o topografica (settori militari, industriali, amministrativi etc.) risulta strategico:  come la gestione dei fondi per la difesa di uno stato, che andranno ad esempio indirizzati verso le regioni di confine; nella scelta su dove collocare nuove cliniche e ospedali, fondamentale per i responsabili del settore sanitario; oppure nella scelta, altrettanto fondamentale per una società di trasporti,  dei percorsi da seguire per effettuare le proprie consegne.
• In tutti i settori di impiego e sviluppo della cartografia geotematica, geologica, geomorfologia, idrogeologica, delle risorse, forestale, ambientale. Una compagnia forestale, ad esempio, deve sapere dove piantare o tagliare degli alberi e deve conoscere strade e sentieri per accedervi; un servizio geologico deve conoscere la distribuzione di frane, sorgenti, cave sondaggi, etc..
• In tutti i settori di pianificazione territoriale: un ente pubblico che gestisce il territorio impiega GIS per la redazione e lo sviluppo dei piani urbanistici (piani regolatori, piani territoriali di coordinamento o piani strutturali); un turista o chiunque si trovi a effettuare un viaggio deve fare delle scelte sul luogo in cui recarsi, su come recarvisi e sul posto in cui eventualmente alloggiare.

In conclusione l'impiego dei GIS è limitato solo dalla nostra immaginazione.