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Advanced GIS

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Advanced GIS

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Anno accademico 2023/2024

Codice attività didattica
INT1435
Docente
Andrea Ajmar (Titolare)
Corso di studio
Corso di Laurea Magistrale in Geografia e Scienze Territoriali (LM-80)
Anno
1° anno
Periodo
Secondo semestre
Tipologia
Affine o integrativo
Crediti/Valenza
6
SSD attività didattica
ICAR/06 - topografia e cartografia
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Inglese
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Orale
Prerequisiti

The knowledge of the basic principles of creating, editing, and representing geospatial data would help in reaching the expected learning outcomes

La conoscenza dei principi di base per creare, modificare e rappresentare dati geografici in ambiente GIS facilita il raggiungimento degli obiettivi dell'apprendimento
Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

Geomatics’ techniques and tools allow to manage georeferenced spatial data and to generate added value information and can be applied in multiple application areas (environmental planning, cultural heritage, emergency management, agriculture, etc.) and in response to various challenges (environmental sustainability, socio-economic resilience, socio-spatial justice and inclusion, space security, geo-marketing and cooperation development, etc.). In this context, Geographic Information Systems (GIS) play a key role, allowing to acquire data, to position them with respect to a reference coordinate system (georeferencing), to structure them effectively, to analyze them, to share them and to produce cartographic drawings.

Consistent with the expected learning outcomes within the Master's Degree Course in Geography and Territorial Sciences (LM-80), this course aims to:

  • provide the knowledge of the fundamental concept related to geospatial data (e.g. data types and formats, coordinate reference systems, data precision and accuracy, etc.)
  • describe tools and methods for accessing available datasets and assessing their fitness for purpose, mainly by interpreting metadata stored in data catalogues
  • understand advanced principles and techniques for the management and analysis of geo-referenced spatial data at different scales and exploiting complex data structures such as geodatabases
  • demonstrate the application of these techniques in different areas through practical examples in different sectors (e.g. transport, landscape planning, environment protection, etc.)
  • showcase tools supporting an effective communication of analysis results to different audiences

Le tecniche e gli strumenti afferenti al settore della geomatica consentono di gestire dati spaziali georeferenziati e di generare informazioni a valore aggiunto e possono essere applicati in molteplici ambiti applicativi (pianificazione ambientale, beni culturali, gestione delle emergenze, agricoltura, ecc.) e in risposta a diverse sfide (sostenibilità ambientale, -resilienza economica, giustizia e inclusione socio-spaziale, sicurezza spaziale, geomarketing e sviluppo della cooperazione, ecc.). In questo contesto, i Sistemi Informativi Geografici (GIS) svolgono un ruolo fondamentale, consentendo di acquisire dati, di posizionarli rispetto ad un sistema di coordinate di riferimento (georeferenziazione), di strutturarli efficacemente, di analizzarli, di condividerli e di produrre cartografie disegni.

Coerentemente con i risultati di apprendimento attesi nell'ambito del Corso di Laurea Magistrale in Geografia e Scienze del Territorio (LM-80), il presente insegnamento si propone di:

  • acquisire i concetti fondamentali relativi ai dati geospaziali (es. tipi e formati di dati, sistemi di riferimento, precisione e accuratezza dei dati, ecc.)
  • descrivere strumenti e metodi per accedere ai set di dati disponibili e valutare la loro idoneità allo scopo, principalmente interpretando i metadati memorizzati nei cataloghi di dati
  • comprendere principi e tecniche avanzate per la gestione e l'analisi di dati spaziali a diverse scale e sfruttando strutture dati complesse come i geodatabase
  • dimostrare l'applicazione di queste tecniche in diverse aree attraverso esempi pratici in vari settori applicativi (ad esempio trasporti, pianificazione del paesaggio, protezione dell'ambiente, ecc.)
  • mostrare strumenti che supportano una comunicazione efficace dei risultati dell'analisi a diversi tipi di pubblico
Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

At the end of this course, the student will be able to:

  • Knowledge and understanding
    • understand the different types of geographic data
    • know the different types of reference systems
  • Applying knowledge and understanding
    • create, manage and use ESRI's geodatabase format and its advanced features (Feature Dataset, Mosaic Dataset, Subtype, Attribute Domain, Relationship Class, Network Dataset)
    • apply complex Spatial Data Science techniques (e.g. data engineering, prediction models, pattern detection)
  • Making judgements
    • evaluate the adequacy of a geographical dataset with respect to the objectives of the analysis
    • estimate the accuracy of the result of a territorial analysis
  • Communication
    • communicate issues of territorial relevance in a clear and unambiguous way  on original themes and including cartographic outputs
  • Learning skills
    • autonomously investigate the main aspects related to Geographic Information Systems

Al termine di questo insegnamento gli studenti e le studentesse saranno in grado di:

  • Conoscenza e comprensione
    • comprendere le differenti tipologie di dati geografici
    • conoscere le differenti tipologie di sistemi di riferimento
  • Capacità di applicare conoscenza e comprensione
    • creare, gestire e utilizzare il formato del geodatabase di ESRI e le sue funzionalità avanzate (Feature Dataset, Mosaic Dataset, Subtypes, Attribute Domain, Relationship Class, Network Dataset)
    • applicare complesse tecniche di spatial data science (ad es. data engineering, prediction models, pattern detection)
  • Autonomia di giudizio
    • valutare l'adeguatezza di un dato geografico rispetto agli obiettivi dell'analisi
    • stimare l'accuratezza del risultato di un'analisi territoriale
  • Abilità comunicative
    • comunicare questioni di rilevanza territoriale in modo chiaro e inequivocabile su temi originali e includendo output cartografici
  • Capacità di apprendimento
    • approfondire in modo autonomo gli aspetti principali legati ai Sistemi Informativi Territoriali
Oggetto:

Programma

  • Introduction (9 hours):
    • list and description of the main disciplines connected to geomatics
    • main types of data (vector, raster) and formats (single files and data containers)
    • coordinate reference systems
    • the concepts of precision, accuracy, and nominal scale
    • main types of cartographic products
  • ESRI's ArcGIS Suite (9 hours):
    • theoretical and practical presentation of the ESRI user interface
    • the layer concept and its properties
  • The geodatabase (24 hours):
    • introduction to geodatabases
    • the geodatabase according to ESRI
    • Feature Dataset
    • Subtype
    • Attribute domain
    • Relationship Classes and comparison with joins and relates
    • Network Dataset with analysis examples (e.g. Route, Service Area, Closest facility, OD matrix analysis)
    • Raster Dataset and Mosaic Dataset
  • Spatial Data Science methods and techniques (18 hours)
    • data engineering
    • prediction and suitability models
    • pattern detection models
    • results communication

  • Introduzione (9 ore):
    • elenco e descrizione delle principali discipline legate alla geomatica
    • principali tipologie di dati (vettoriali, raster) e formati (file singoli e contenitori di dati)
    • sistemi di riferimento e proiezioni
    • i concetti di precisione, accuratezza e scala nominale
    • principali tipologie di prodotti cartografici
  • ArcGIS Suite di ESRI (9 ore):
    • presentazione teorica e pratica dell'interfaccia utente ESRI
    • il concetto di layer e le sue proprietà
  • Il geodatabase (24 ore):
    • introduzione ai geodatabase
    • il geodatabase secondo ESRI
    • Feature Dataset
    • Sottotipi
    • Domini
    • Relationship Class e confronto con join e relate
    • Network Dataset con esempi di analisi (ad es. calcolo percorso, service area, closest facility, matrici origine-destinazione)
    • Raster Dataset e Mosaic Dataset
  • Metodi e tecniche di spatial data science (18 ore)
    • data engineering
    • prediction and suitability models
    • pattern detection models
    • tecniche avanzate di comunicazione degli esiti dell'analisi geografica
Oggetto:

Modalità di insegnamento

The course will be delivered as a strongly integrated mix of lessons and related exercises, i.e. lessons and exercises will be conducted back-to-back in order to immediately showcase the application of the theoretical concepts.
The lessons will be delivered in a standard classroom equipped with electric sockets. Students are therefore invited to bring and use their own laptops during the lessons.

The GIS software used in the course is ArcGIS Pro, latest version. The process for obtaining the software license will be detailed in the first lesson of the course.
Students are strongly invited to verify in advance if their laptops meet the ArcGIS Pro system requirements listed here: https://pro.arcgis.com/en/pro-app/latest/get-started/arcgis-pro-system-requirements.htm
In case of issues they are invited to promptly inform the teacher.

Le componenti teorice ed esercitative saranno erogate in maniera integrata, ovvero le esercitazioni saranno condotte subito a valle dell'introduzione teorica, per mostrare immediatamente l'applicazione dei concetti precedentemente introdotti.
Le lezioni saranno erogate in un'aula standard dotata di prese elettriche. Gli studenti sono pertanto invitati autilizzare i propri computer portatili durante le lezioni.

Il software GIS utilizzato nel corso è ArcGIS Pro, ultima versione. L'iter per l'ottenimento della licenza software sarà dettagliato nella prima lezione del corso.
Gli studenti sono fortemente invitati a verificare in anticipo se i loro computer portatili soddisfano i requisiti di sistema di ArcGIS Pro elencati qui: https://pro.arcgis.com/en/pro-app/latest/get-started/arcgis-pro-system-requirements.htm
In caso di problemi sono invitati ad informare tempestivamente il docente.

 

Oggetto:

Modalità di verifica dell'apprendimento

The exam will be oral and will focus on the presentation and subsequent discussion of a report (plus supporting material, such as geodatabase, project file, etc.) in which students will have to demonstrate that they have applied few of the topics, methods or analyzes presented during the course. The written document must be a descriptive and self-explanatory text, designed to provide a complete picture of the objectives, methods, and results. The TOC of the report must contain the following sections:

  • Abstract/summary (optional), in which you briefly summarize all the content of the report
  • Introduction, where you describe the topic and scope/objective/goal of your analysis and describe the chosen area of interest
  • Main body, for presenting the analyses and workflow you performed
  • Datasets description, where you provide at least basic metadata of all external datasets you used
  • Results, to discuss the main outcomes
  • Mapping outputs, that can be either included in the report or delivered as attached files
No template is provided and you are free to adopt any style/format you deem appropriate for presenting your work and results: but please follow well established general rules such as:
  • start with a title page with title, logo(s), authors, course name, date, etc.
  • clearly report and reference in the text all the bibliography/sitography used
  • enumerate all figures/tables/formulas (with caption, if necessary) and reference them in the text
  • consider to insert an index if the report size requires

The level of detail of the report must be a good compromise between the readability of the document and the need to provide the reader with the tools not only to understand the analysis, but also to be able to reproduce (and possibly improve) the procedure. For this reason, the delivery of the geodatabase is also required, which must contain all the data (and only those) used in the procedure described. The delivery of the project file is optional and should only be done if it is needed to better understand some intermediary elaborations. The project file must in any case be accessible during the examination, in order to allow for timely checks.

The subject of the paper should be agreed in advance with the teacher: in this case, the material necessary for the assessment must be delivered 1 week before the exam date. If the object is not agreed, the material needed for the assessment must be delivered within 2 weeks from the exam date.

An illustrative list of possible report topics includes:

  • the drafting in "fair copy" of some of the exercises carried out during the course
  • structure and populate a geodatabase starting from OpenStreetMap (or other data sources), including subtypes, domains and relationship classes
  • create analyzes based on a Network Dataset
  • create a multimodal Network Dataset
  • application of Spatial Data Science methods and techniques 

All the topics covered during the course and, if necessary, their application using the ESRI software, installed in the laboratory or on your PC (of your choice), can be an integral part of the oral exam.

The judgment criteria used to compose the final grade include the evaluation of:

  • the ability to produce a concise, coherent and unambiguous written paper (55%)
  • the ability to expose the contents of the paper clearly and in accordance with the indicated time (15%)
  • the theoretical knowledge relating to the topics covered during the lessons (30%)

L'esame si terrà in forma orale e verterà sulla presentazione e successiva discussione di una relazione (più materiale di supporto, come geodatabase, file di progetto, ecc.) con cui gli studenti/le studentesse dovranno dimostrare di aver applicato più argomenti, metodi o analisi tra quelli presentati durante l'insegnamento. Il documento deve essere un testo descrittivo e autoesplicativo, volto a fornire un quadro completo degli obiettivi, dei metodi e dei risultati. L'indice dell'elaborato deve contenere le seguenti sezioni:

  • Abstract/riassunto (facoltativo), in cui venga brevemente presentato il contenuto della relazione
  • Introduzione, volta a descrivere l'argomento e motivazione/oggetto/obiettivo dell'analisi e l'area di interesse scelta
  • Corpo principale, per presentare le analisi e il flusso di lavoro eseguiti
  • Descrizione dei set di dati, in cui elencare i metadati di base di tutti i set di dati utilizzati
  • Risultati, per discutere i principali esiti del lavoro
  • Prodotti cartografici, che possono essere inclusi nel report o forniti come file allegati

Non viene fornito alcun modello per il report gli studenti/le studentesse sono liberi/e di adottare qualsiasi stile/formato che ritengano appropriato. Gli studenti/le studentesse sono comunque invitati a seguire buone pratiche generali, quali:

  • iniziare con un frontespizio contenente titolo, logo, autori, nome dell'insegnamento, data, ecc.
  • riportare chiaramente e fare riferimento nel testo a tutta la bibliografia/sitografia utilizzata
  • enumerare tutte le figure/tabelle/formule (con didascalia, se necessario) e farvi riferimento nel testo
  • inserire un indice se la dimensione del rapporto lo richiede


Il livello di dettaglio della relazione deve essere un buon compromesso tra la leggibilità del documento e la necessità di fornire al lettore gli strumenti non solo per comprendere l'analisi, ma anche per poter riprodurre (ed eventualmente migliorare) la procedura. Per questo motivo è richiesta anche la consegna del geodatabase, che deve contenere tutti i dati (e solo quelli) utilizzati nella procedura descritta. La consegna del file di progetto è facoltativa e va effettuata solo se necessaria per comprendere meglio alcune elaborazioni intermedie. Il materiale di progetto deve comunque essere accessibile in sede di esame, in modo da consentire tempestivi controlli.

L'argomento dell'elaborato va concordato preventivamente con il docente: in tal caso, il materiale necessario per la valutazione dovrà essere consegnato 1 settimana prima della data dell'esame. Se l'oggetto non è concordato, il materiale necessario per la valutazione deve essere consegnato entro 2 settimane dalla data dell'esame.

Un elenco illustrativo dei possibili argomenti del rapporto include:

  • la redazione in bella copia di alcuni degli esercizi svolti durante l'insegnamento
  • strutturare e popolare un geodatabase a partire da OpenStreetMap (o altre fonti di dati), includendo sottotipi, domini e Relationship Class
  • creare analisi basate su un Network Dataset
  • creare un Network Dataset multimodale
  • applicare di metodi e tecniche di spatial data science


Tutti gli argomenti trattati durante l'insegnamento e, se necessario, la loro applicazione tramite il software ESRI, installato in laboratorio o su PC (a scelta), possono essere parte integrante della prova orale.

I criteri di giudizio utilizzati per comporre il voto finale prevedono la valutazione:

  • della capacità di produrre un elaborato scritto conciso, coerente e non ambiguo (55%)
  • della capacità di esporre il contenuto del lavoro svolto per il report finale in modo chiaro e rispettando le tempistiche indicate (15%)
  • delle conoscenze teoriche relative agli argomenti trattati a lezione (30%)
 
Oggetto:

Attività di supporto

During the course, short tests will be carried out in the classroom to assess understanding of the various topics. The result of these tests will not be used in the final evaluation phase.

Durante l'insegnamento verranno svolte delle brevi prove in aula per valutare la comprensione dei vari argomenti. Il risultato di queste prove non sarà utilizzato nella fase di valutazione finale.

Testi consigliati e bibliografia



Oggetto:
Libro
Titolo:  
Basics of Geomatics
Anno pubblicazione:  
2009
Editore:  
Springer Dordrecht Heidelberg London New York
Autore:  
Mario A. Gomarasca
ISBN  
Obbligatorio:  
No


Oggetto:
Libro
Titolo:  
Cartography
Anno pubblicazione:  
2018
Editore:  
ESRI Press
Autore:  
Kenneth Field
ISBN  
Obbligatorio:  
No


Oggetto:
Libro
Titolo:  
Elementary Surveying: An Introduction to Geomatics
Anno pubblicazione:  
2014
Editore:  
Hall Publishers
Autore:  
Ghilani, C. D. and P. R. Wolf
Capitoli:  
Chapter 3
Obbligatorio:  
Si


Oggetto:
Libro
Titolo:  
How to lie with maps
Anno pubblicazione:  
2018
Editore:  
The University of Chicago Press
Autore:  
Mark Monmonier
ISBN  
Obbligatorio:  
No
Oggetto:


Slides provided by the teacher

Dispense fornite dal docente



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Orario lezioniV

Lezioni: dal 26/02/2024 al 20/05/2024

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    Oggetto:
    Ultimo aggiornamento: 23/02/2024 11:42
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