L'informazione geografica sul web basata su software libero

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1 L'informazione geografica sul web basata su software libero di Salvatore Larosa, Gabriele Nolè, Beniamino Murgante 1. Introduzione Una delle principali potenzialità dell'informazione geografica on line e del web mapping è quella di rendere accessibile una quantità rilevante di dati geografici ad un pubblico più vasto dei soli specialisti. Questi potenziali utenti verrebbero preclusi per vari ostacoli limiti di specializzazione (competenze GIS), barriere tecnologiche (trasferimento di grandi volumi di dati) o giuridiche (legati alla proprietà del dato). Una piena ed effettiva accessibilità è quindi condizione essenziale per un servizio efficace di web mapping. Cercando di mettere a disposizione i dati territoriali ad un più ampio possibile numero di utenti, grazie alle sempre maggiori possibilità offerte da internet, si è optato per estendere l intero sistema informativo geografico del PIT Marmo Platano Melandro in ambiente web. E' stato infatti sviluppato un sistema WebGIS in grado di consentire la consultazione e l interrogazione dei sistemi informativi geografici mediante internet. Lo strumento oltre a consentire la lettura dei dati geografici riguardanti il territorio del PIT costituisce anche un valido supporto tecnico per i liberi professionisti, per tutti gli uffici tecnici comunali e per tutti gli enti interessati alla pianificazione territoriale ed alla programmazione degli interventi. Il PIT Marmo-Platano Melandro offre, attraverso il WebGIS, un servizio innovativo di cartografia generale e tematica che consente ai cittadini, ai liberi professionisti, agli studenti di consultare la banca dati dell Ente. Il sistema di consultazione della cartografia interattiva produce mappe dinamiche accedendo alle banche dati del Sistema Informativo. La cartografia Interattiva è stata realizzata con l ausilio di un motore cartografico e di interfaccia web basati su soluzioni Open Source. 1

2 2. Open Source: aspetti generali Prima di definire i concetti alla base della filosofia Open Source è necessario definire le differenze che esistono tra distribuzione gratuita ed O- pen Source. Il software gratuito fa riferimento ad applicativi che consentono solo l'uso dei programmi che rimangono però di tipo proprietario. U- sualmente un software gratuito non è né modificabile e né ridistribuibile. Il software Open Source invece può essere usato, studiato, modificato senza restrizioni e può essere copiato e ridistribuito. Quindi, il termine Open Source indica principalmente l accesso libero anche al codice del software. Nel 1983 Richard Stallman diede il primo forte impulso per la libera circolazione del software. Nel 1985 fu fondata la Free Software Foundation (FSF) proprio per diffondere la filosofia e il concetto di Free Software. Gli elementi fondamentali da ricercare nel termine Open Source non sono solo legati all accesso libero al codice sorgente di un software, ma anche ad altri requisiti che lo stesso software deve soddisfare. Tra i principali criteri che lo contraddistinguono si possono citare: Libera distribuzione del software. La licenza non può limitare nessuno dal vendere o redistribuire il software. Il programma deve essere corredato dal codice sorgente e deve essere consentita la distribuzione come codice sorgente e anche sotto forma compilata. Il codice sorgente, naturalmente, deve essere leggibile. Tuttavia in alcuni casi un programma può essere distribuito senza il proprio codice sorgente ma questo deve essere chiaramente esplicitato e, inoltre, deve essere indicato anche il modo per ottenere il codice sorgente. Difatti, per poter migliorare un prodotto è necessario disporre del codice sorgente e per questo motivo un software Open Source ne deve essere necessariamente accompagnato. La licenza deve essere svincolata da prodotti che si basano su particolari tecnologie o tipi di interfacce. La licenza del programma non deve essere discriminante per nessuna persona. I programmi che si ottengono come derivazione di altri programmi sono contraddistinti dalla stessa tipologia di licenza. La licenza deve esplicitamente permettere la distribuzione del software prodotto con un codice sorgente modificato. Inoltre deve essere chiaro agli utenti chi è responsabile del software che un utente utilizza. La licenza deve consentire l'uso del software in tutti i possibili 2

3 settori anche se rivolti al mondo commerciale. Questo, anche se può sembrare strano, dà dei vantaggi alle aziende che decidono di usare prodotti Open Source. Le aziende possono riscontrare dei limiti nel software utilizzato ma, attraverso il codice aperto, possono migliorare il programma in questione portando un beneficio a tutta la comunità. La licenza non deve però porre limitazioni su altro software distribuito assieme al software licenziato. La licenza non deve richiedere che gli altri programmi che vengono distribuiti assieme siano software Open Source. I termini della licenza per le distribuzioni di software derivate da quella originale devono essere gli stessi. Oltre alla distribuzione/diffusione del software, un altro concetto importante da considerare è quello delle licenze d uso. Ad oggi esistono diverse tipologie di licenze che accompagnano i software Open Source e, a volte, presentano solo lievi differenze tra di loro. Una tipologia di licenza molto famosa (GNU GPL - General Public License) obbliga a distribuire il software alle stesse condizioni della licenza del software originario. La GNU LGPL (Lesser General Public License ) invece, consente l'uso del software all'interno di software proprietario, ma il codice free utilizzato deve rimanere libero. Oltre alle due licenze citate ne esistono molte altre ed è sempre opportuno studiarle in maniera approfondita per non incorrere in usi inappropriati del software. 3. Architettura sistema WebGIS - PIT La banca dati territoriale trasferita on line attraverso il WebGIS ( è sviluppata secondo un'architettura di tipo client-server in ambiente Web (fig. 1). Il lavoro è stato realizzato utilizzando tecnologie Open Source, sia come sistema operativo utilizzato che come software. Il sistema operativo usato in fase di sviluppo è Debian GNU/Linux, che fa parte di una delle tante distribuzioni esistenti oggi del sistema GNU/Linux. Al fine di realizzare un Sistema Informativo Territoriale efficiente e che risponda ai requisiti su esposti, è stato sviluppato un sistema GIS WEB BASED con modalità di accesso via INTERNET (o INTRANET) per la consultazione/navigazione e in modalità Client-Server per l aggiornamento e la manutenzione dei dati. 3

4 Fig. 1 Architettura Client-Server Fig.. 2 Interoperabilità del sistema La scelta di tale architettura tecnologica garantisce un estrema flessibili- 4

5 tà del sistema ed è modulata per costruire nel tempo eventuali nuove funzionalità a supporto dei servizi dell'utente. L architettura è stata realizzata secondo le specifiche dell Open GIS Consortium, garantendo lo standard di interscambio/interoperabilità per i sistemi WebGIS (fig. 2). Dal punto di vista tecnico il WebGIS del PIT è stato realizzato con la parte Server gestita da Apache (che rappresenta il Web Server maggiormente diffuso grazie alle sue qualità di affidabilità e sicurezza). I dati sono immagazzinati nel database PostgreSQL a cui è stato affiancato il software Postgis che funge da estensione spaziale (Postgis permette la gestione di dati geografici spaziali che normalmente non sono gestibili da un database come PostgreSQL). In questo modo è stato costruito un DBMS spaziale che consente di avere la totalità delle informazioni, da quelle geografiche a quelle semantiche. L'estrazione dell'entità geometriche e degli attributi ad esse associate avviene definendo interrogazioni basate sul linguaggio SQL standard. L'internet mapping viene fornito dal software MapServer, che si interfaccia in modo efficiente e naturale sia con Apache che con PostgreSQL e le sue estensioni spaziali e topologiche. Infine, come front-end per la visualizzazione delle mappe sul web, è stato utilizzato il framework p.mapper. Il sistema è stato progettato anche per consentire agli utenti accreditati la modifica e l aggiornamento del GeoDB. Fig. 3 Accesso tramite SSH(1) e connessione a PostgreSQL/PostGIS(2) Le procedure di aggiornamento dati potranno avvenire tramite connes- 5

6 sione SSH (SecureSHell) con login (fig. 3), con l'avvio degli applicativi (QGIS+GRASS o gvsig) lato CLIENT per la modifica e l'aggiornamento dei dati presenti all'interno del GeoDatabase PostgreSQL/PostGIS. Questa è una delle principali funzionalità della piattaforma in quanto l'utente preposto potrà compiere le operazioni di editing o di acquisizione da qualsiasi postazione che abbia una connessione INTERNET. E possibile accedere al sistema in tre modalità diverse a seconda del tipo di utente connesso (fig. 4): 1. Utente Cittadino (VISUALIZZATORE) 2. Utente Operatore (OPERATORE) 3. Utente Amministratore (ADMINISTRATOR) ognuno con differenti privilegi di accesso. Fig. 4 Modalità di accesso al Sistema Gli utenti connessi al sistema possono operare in modi diversi. L utente VISUALIZZATORE è abilitato solo a visualizzare la bancadati attraverso il WebGIS o tramite servizio WMS; l utente OPERATORE può accedere al sistema per visualizzare, inserire e modificare i dati presenti nel GeoDB (Select, Insert, Update); infine l utente ADMINISTRATOR ha tutti i privilegi per un controllo completo del sistema. L inserimento e le modi- 6

7 fiche eseguite dall utente OPERATORE sono soggette a verifica da parte dell amministratore del sistema. 4. GFOSS utilizzati nel WebGIS - PIT Esistono molte soluzioni software per la realizzazione e la gestione di un WebGIS, dal Web Server al DBMS. Ogni soluzione presenta vantaggi e svantaggi, nonché un costo di acquisto differente. Da questo punto di vista i programmi FOSS (Free Open Source Software) offrono alcuni punti di forza significativi rispetto ai software proprietari. Uno dei punti di forza è il "risparmio" dovuto alla assenza di costi di licenza commerciale di tutti i software utilizzati. La filosofia Free-Open, oltre a non presentare costi di licenza, permette di conoscere effettivamente il funzionamento del sistema. Avere a disposizione il codice sorgente permette di innestarsi nel processo di evoluzione di quest'ultimo consentendo di individuare velocemente la soluzione di eventuali errori o limitazioni del software e quindi di contribuire al miglioramento del software stesso. Soluzioni di questo tipo fanno spesso riferimento a standard condivisi a livello globale rendendo i software più interfacciabili tra loro, mentre soluzioni proprietarie vengono solitamente distribuite come oggetti black box e, talvolta, la gestione stessa dei dati avviene attraverso formati e procedure proprietarie, non accessibili all'utente. In ambito geografico non è raro trovarsi di fronte a formati proprietari (ad esempio il formato cad.dwg) non interoperabili che rendono problematica la condivisione e lo scambio delle informazioni territoriali. La scelta di adottare formati e procedure standard consente inoltre la definizione di soluzioni ibride tra software proprietario e FOSS. Il lavoro prodotto è stato realizzato in ogni sua fase con strumenti open e tutti i dati generati e condivisi, così come le procedure per la consultazione/elaborazione dei dati, sono aperti ed interoperabili. 5. Contenuti L'applicazione si apre con una finestra suddivisa in più sezioni (fig. 5), la più grande delle quali visualizza la mappa (1) del territorio del PIT con relativa barra di scala in alto a destra e con la barra delle funzioni (6). Sulla destra compare la lista degli Strati Informativi (3) suddivisi in macrogruppi, rappresentati con relativa legenda (2), ed in basso la vista panoramica (5) (overview). I vari livelli possono essere attivati o disattivati mediante spunta sulla 7

8 casella relativa. Con una navigazione semplice e intuitiva, l utente può visualizzare gli strati informativi presenti all interno della banca dati del PIT. Si può inoltre effettuare la ricerca geografica attraverso il cerca per (7) per comune o località e interrogare la banca dati acquisendo informazioni sulla programmazione delle opere pubbliche, interventi POR, allevamenti, popolazione e molte altre. Fig. 5 Interfaccia principale I macrogruppi presenti e disponibili per la visualizzazione sono: Strati Informativi di base; Strati Informativi riguardanti i dati socio-economici; Strati Informativi riguardanti i Piani ed il Regime Vincolistico; Strati Informativi riguardanti gli strumenti di programmazione economica; Strati Informativi di base Raster. Il WebGIS contiene, oltre agli strumenti di navigazione standard, altre funzionalità specifiche di visualizzazione e interrogazione dei livelli vettoriali. Tra le funzioni standard sono presenti lo Zoom, il Pan, Zoom alla selezione, sono anche presenti gli strumenti per l interrogazione della banca dati come Identify, Autoidentify e Seleziona. Inoltre il sistema offre la possibilità di eseguire delle stampe. 8

9 Fig. 6 - Dettaglio scheda relativo al livello Piano Triennale OO.PP. Fig. 7 - Foto Gallery. Livello Presenze Archeologiche Alcuni livelli informativi, per esempio Presenze Archeologiche e Inter- 9

10 venti Infrastrutturali, sono corredati da una Foto Gallery (fig. 6) dalla quale, ciccando sul pulsante è possibile visualizzare le immagini relative. Per altri invece, oltre alle informazioni presenti all interno del risultato della ricerca (4), sono disponibili ulteriori dati reperibili ciccando sul pulsante info (fig. 7). Fig. 8 - Visualizzatore Metadati Oltre a ciò, all interno dell area del risultato della ricerca (4), è possibile scaricare informazioni di tipo testo in formato PDF relative al livello Presenze Archeologiche. Per ogni livello sono anche disponibili i Metadati realizzati secondo lo standard ISO seguendo lo schema del Repertorio Nazionale dei Metadati (CNIPA) (fig. 8). 6. Web Map Service (WMS) Il problema dell interoperabilità dei sistemi geografici è noto, condiviso dai maggiori operatori del settore ed affrontato da decenni. La soluzione più praticabile è oggi quella rappresentata dall Open Geospatial Consortium, ed in particolare dei suoi standard, particolarmente utili ed utilizzati nel web mapping. Uno di questi standard, ed in particolare il WMS, viene offerto dal PIT sotto forma di servizio garantendo la fruibilità del dato. 10

11 Fig. 9 - Esempio di client con connessione WMS utilizzando il Software libero gvsig Fig Esempio di client con connessione WMS utilizzando il Software libero QGIS Difatti, il PIT, oltre alla piattaforma WebGIS, ha realizzato un servizio WMS accessibile all URL (fig. 9) che consente di fornire dinamicamente un immagine georeferenziata, sia direttamente che tramite altri server cartografici. Le mappe prodotte tramite 11

12 questo servizio sono di solito restituite in formati grafici raster (GIF, PNG etc). I servizi WMS sono di solito richiamati da un browser, tramite una URL (Uniform Resorce Locator), ovvero un indirizzo Web, che specifica quali informazioni sono richieste, su quale porzione di territorio, in quali sistemi di coordinate e le dimensioni delle immagini da fornire; è perciò possibile creare reti di server geografici distribuiti, a partire dai quali gli u- tenti possono strutturare le mappe necessarie. Di solito un WMS non è richiamato direttamente, ma tramite un applicazione client, che può essere un semplice browser oppure un applicazione desktop (fig. 9). Fig Esempio di client con connessione WMS utilizzando il Software ArcGIS Come si evidenzia dalle immagini, il servizio WMS, realizzato secondo gli standard citati, è utilizzabile dalla maggior parte dei browser web e dei desktop gis (sia liberi che proprietari). 6. Conclusioni L'infrastruttura realizzata presuppone uno sviluppo continuo nel tempo che richiede la collaborazione di tutti gli enti ed i soggetti coinvolti dal progetto. Il PIT Marmo Platano Melandro ha individuato un nuovo modo di affrontare le tematiche della programmazione e gestione del territorio individuando nuove metodologie basate su strumenti Open Source per la gestione, lo scambio, la condivisione e l'aggiornamento dell'informazione ter- 12

13 ritoriale. Grazie a questo progetto le informazioni geografiche, basilari per gli enti che fanno programmazione e pianificazione sul territorio, sono aggregate, più semplici da consultare, interrogare, analizzare, etc.. Tutto questo si pone alla base di uno sviluppo più partecipato ed efficace del territorio ponendo il sistema WebGIS implementato alla base di tutte le analisi di territorializzazione delle scelte. Gli standard adottati nella realizzazione del sistema sono conformi alle specifiche dell'open Gis Consortium e la flessibilità e la modularità del sistema implementato consentono di poterne ampliare nel tempo le funzionalità. Tutto questo ha rappresentato la vera innovazione per l'area dei quindici comuni del PIT e può essere un esempio di buone pratiche per i territori appenninici che hanno contesti simili, utilizzando le opportunità derivanti dal utilizzo dell'open Source che consente di ottenere prodotti raffinati a basso costo. Bibliografia Laurini R., Murgante B. (2008), Interoperabilità semantica e geometrica nelle basi di dati geografiche nella pianificazione urbana, in Murgante B. (a cura di), L'informazione geografica a supporto della pianificazione territoriale, pp , Franco Angeli, Milano Annoni, A.(2002), La nuova iniziativa della commissione europea per lo sviluppo di una infrastruttura di dati spaziale europea (INSPIRE), 6 Conferenza Nazionale ASITA GEOMATICA per l ambiente, il territorio e il patrimonio culturale, Perugia Fonseca, F., Egenhofer, M., Davis, C., Borges, K. (2000), Ontologies and Knowledge Sharing in Urban GIS. Computer, Environment and Urban Systems 24(3): pp Nerbert, D.D. (2004), Developing Spatial Data Infrastructure: The SDI Cookbook, Version 2.0, Drafting Teams (2007), Specification, Data, Network Services, Metadata, IN- SPIRE Technical Architecture Overview, Drafting Teams Neteler, M., Mitasova H. (2004), Open Source GIS: A GRASS GIS Approach. Second Edition. Boston: Kluwer Academic Publishers/Springer. Mitchell. T. (2005), Web mapping illustrated: Using Open Source GIS Toolkits, O Reilly Bil Kropla (2005), Beginning MapServer: OpenSource GIS Apress Barelli L. (2004), L Open source piace allo Stato, disponibile presso Aprile

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