Realizzazione di un geoservizio conforme ad INSPIRE per i DB topografici 2k della Regione Lombardia

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1 Giornata GIS Lugano, 10 ottobre Realizzazione di un geoservizio conforme ad INSPIRE per i DB topografici 2k della Regione Lombardia Michele Beretta - Maria Antonia Brovelli Marco Negretti I GEOSERVIZI OPEN GEOSPATIAL CONSORTIUM 2 L' Open Geospatial Consortium, Inc (OGC) è un consorzio internazionale di 367 compagnie, agenzie governative e università che partecipano allo sviluppo consensuale di specifiche d'interfaccia di pubblico dominio. In particolare le specifiche OpenGIS supportano soluzioni di interoperabilità che rendono accessibili le informazioni spaziali ai vari tipi di applicazioni web. CS-W WMS WFS WCS WPS SOS ( 1999 ) Catalog Service for the Web ( 2000 ) Web Map Service ( 2002 ) Web Feature Service ( 2003 ) Web Coverage Service ( 2007 ) Web Processing Service ( 2007 ) Sensor Observation Service 1

2 I GEOSERVIZI PREVISTI DA INSPIRE 3 La Direttiva Europea Inspire (2007) prevede l'istituzione e la gestione dei seguenti servizi di rete (art.11): a) servizi di ricerca che consentano di cercare i set di dati territoriali e i servizi ad essi relativi in base al contenuto dei CS-W metadati corrispondenti e di visualizzare il contenuto dei metadati; b) servizi di consultazione che consentano di eseguire almeno le seguenti operazioni: visualizzazione, navigazione, variazione della scala di visualizzazione (zoom in e zoom out), variazione della porzione di territorio inquadrata (pan), WMS sovrapposizione dei set di dati territoriali consultabili e visualizzazione delle informazioni contenute nelle legende e qualsivoglia contenuto pertinente dei metadati; c) servizi per lo scaricamento (download) dei dati che permettano di scaricare copie di set di dati territoriali o di una parte di essi e, ove fattibile, di accedervi direttamente; d) servizi di conversione che consentano di trasformare i set di dati territoriali, onde conseguire l'interoperabilità; e) servizi che consentano di richiamare servizi sui dati territoriali. L'INFORMAZIONE CARTOGRAFICA IN ITALIA 4 Ai sensi della Legge 2 febbraio 1960, n. 68 sono organi cartografici: L'Istituto Geografico Militare (IGM); L'Istituto Idrografico della Marina; La Sezione Fotocartografica dell'aeronautica L'Agenzia del Territorio; ( ISPRA ) L'Istituto superiore per la protezione e la ricerca ambientale Nella realtà una quota consistente di cartografia è prodotta da Regioni, Comuni, Protezione Civile, Autorità d'ambito. Il DPR 29 settembre 2000, n.367 liberalizza le attività di ripresa aerea. Il Codice dell'amministrazione Digitale D.Lgs. 7 marzo 2005, n.82 istituisce il Comitato per le regole tecniche sui dati territoriali delle pubbliche amministrazioni, dove sono rappresentati anche gli enti territoriali (Regioni, Provincie, Comuni, Comunità Montane), con il compito di definire le regole tecniche per la realizzazione delle basi dei dati territoriali, la documentazione, la fruibilità e lo scambio dei dati stessi tra le pubbliche amministrazioni centrali e locali. Sede CNIPA 2

3 L'INFRASTRUTTURA PER I COMUNI LOMBARDI 5 IntesaGIS CNIPA Specifiche per la realizzazione di data Base topografici di interesse generale Specifiche Tecniche per la realizzazione del Data base topografico alle scale 1:1.000 e 1:2.000 Regione Lombardia Comuni Lombard i Produzione Archivi Cartografici ( 1 ) I DATABASE TOPOGRAFICI 6 Un database topografico è un archivio contenente dati cartografici, che si integra con altre informazioni alfanumeriche in formato digitale utilizzate nelle attività di lavoro di una Organizzazione o di un Ente. Entità Informazioni geometrich e Attributi alfanumeri ci Rappresentazi one grafica georeferenziat a Tabelle di dati 3

4 ( 2 ) I DATABASE TOPOGRAFICI 7 Il Database topografico fornisce l'archivio dei dati del Sistema Informativo Territoriale dell'ente, nel nostro caso il Comune. Le applicazioni di un SIT sono molteplici: Pianificazione e controllo del territorio Supporto alle decisioni Supporto alla programmazione delle manutenzioni della rete stradale, delle reti tecnologiche Gestione della viabilità Piani di emergenza in caso di calamità naturali Fondamentale per il mantenimento nel tempo dell'integrità dei dati e della loro consistenza in relazione alla realtà territoriale è la piena integrazione dei dati del SIT con il Sistema Informativo Comunale che gestisce gli altri servizi erogati dall'amministrazione e le restanti attività istituzionali L'ARCHITETTURA HARDWARE E SOFTWARE 8 L'infrastruttura è stata installata presso il laboratorio di Geomatica di Como del Politecnico di Milano, su di un server aventi le seguenti caratteristiche: Processore Intel Xeon E Ghz 10 GB di RAM, <1 GB di spazio su disco occupato IP statico dedicato Sistema Operativo Linux CentOS versione 5 Java Development Kit versione Postgresql RDBMS GeonetworkOpensource UMN Mapserver 5.2 Come si può notare, i requisiti hardware e software sono assolutamente minimali e richiedono un investimento abbordabile. 4

5 IL SERVIZIO DI RICERCA: GEONETWORK 9 Geonetwork Opensource è un sistema distribuito di gestione delle informazioni territoriali,progettato per permettere l'accesso ai database geografici e ai prodotti cartografici attraverso l'utilizzo dei Metadati. L'applicazione è stata inizialmente sviluppata dalla Food and Agriculture Organization (FAO) nel 2001 ed utilizzava una versione provvisoria dello standard ISO Successivamente si sono unite allo sviluppo anche diverse altre agenzie delle Nazioni Unite, come la World Food Programme (WFP),l' UN Office for the Coordination of Humanitarian Affairs (UNOCHA), il Consultative Group on International Agricultural Research (CSI-CGIAR). Il codice è rilasciato con licenza opensource, cosicchè è possibile modificare e distribuire i sorgenti secondo le proprie esigenze. Geonetwork è sviluppato in ambiente Java ed utilizza i formati XML, Xpath, XSL e XSD, nonché una base dati relazionale, per la gestione e l'archiviazione dei metadati. A partire dalla versione 2.1 supporta lo standard OGC CS-W IL SERVIZIO DI CONSULTAZIONE: MAPSERVER 10 Mapserver è un motore per il disegno di mappe che lavora in ambiente web come script CGI o come una singola applicazione accessibile da molteplici applicazione mediate un'apposita API. Mapserver è un ambiente di sviluppo Opensource per costruire applicazioni web dotate di informazioni territoriali. E' sviluppato dall'università del Minnesota con l'aiuto della NASA e del dipartimento di risorse naturali del Minnesota. Non è una completa applicazione GIS: non comprende un DBMS integrato ed ha limitate capacità analitiche. MapServer crea le immagini delle mappe dalle informazioni territoriali archiviate in formato digitale; è in grado di gestire sia dati vettoriali (shapefiles, geometrie PostGIS e ArcSDE, OPeNDAP, Arc/Info coverages e Census) che raster. Supporta lo standard OGC WMS fino alla versione

6 GEONETWORK: PERSONALIZZAZIONE 11 Geonetwork è utilizzabile sia come applicazione server che desktop. In quest'ultima veste agisce come portale utile per gestire i metadati ed i geoservizi relativi alle informazioni territoriali. Poiché la versione è stata rilasciata nel corso di quest'anno, non esisteva una versione in lingua italiana, quindi per renderne più immediato l'utilizzo si è provveduto alla sua localizzazione. REPERTORIO NAZIONALE DEI DATI TERRITORIALI 12 Il CNIPA ha definito in un documento ufficiale le linee guida per l'applicazione dello standard ISO 19115:2003 al Repertorio Nazionale dei Dati Territoriali previsto dal Codice dell'amministrazione Digitale, ovvero un sottoinsieme di elementi minimi dello standard che tutte le tipologie di dati territoriali dovranno documentare nell' RNDT. In sostanza si regola il livello di ricerca dei metadati al fine di definire il Cosa? (Esiste un dataset sul tema specifico?), il Quando? (Per una specifica data?), il Dove? (Per una specifica zona?), il Chi? (Chi ne è responsabile?), il Come? (Come e sotto che forma si può ottenere?) dei dati territoriali. Geonetwork fornisce un template conforme allo standard ISO 19139, ovvero utilizza il protocollo XML per lo scambio e l'accesso ai metadati dello standard ISO Si è proceduto, quindi, ad una revisione di tale template al fine di recepire le modifiche e le integrazioni previste dal Repertorio del CNIPA 6

7 GEONETWORK E RNDT: CRITICITA' 13 La gestione dei template in Geonetwork è affidata ad una serie di file di configurazione che descrivono i campi presenti, i loro tipi di dato, la posizione e la loro aggregazione. Tutto ciò coinvolge una serie di file XML, XSD e XSL nonché il contenuto di un Database relazionale e rende l'operazione possibile solo ad utenti esperti. Per di più il passaggio dalla versione alla 2.1 ha comportato una radicale modifica della struttura delle directory di tali file e del loro stesso contenuto. Tutto ciò potrebbe comportare la necessità di ulteriori interventi specializzati nel caso di futuri aggiornamenti dell'applicazione Geonetwork Un altro aspetto degno di approfondimento riguarda, invece, la struttura gerarchica dei metadati. L'RNDT stabilisce che questi livelli siano tre: serie, dataset e sezione. Ogni metadato appartiene ad un solo livello, identificato da un valore della lista MD_ScopeCode. Questo elenco si può modificare in Geonetwork ma l'attribuzione ad un metadato del livello dataset non comporta la gestione di un'effettiva relazione con la rispettiva serie. E' possibile, semplicemente, memorizzare l'id del livello superiore nel campo MD_Metadata.parentIdentifier, anche se questo non viene usato dall'applicazione per fare ereditare direttamente al livello inferiore i dati provenienti da quello superiore. ( 1 ) (WMS) WEB MAP SERVICE 14 Un servizio di Web Map Service (WMS) produce dinamicamente mappe georeferenziate a partire da informazioni geografiche digitali. Una mappa restituita da un servizio WMS è tipicamente un'immagine bitmap in uno dei formati più diffusi (PNG, GIF, Jpeg). L'utilizzo di un formato che consente di gestire le trasparenze consente di produrre mappe composite per sovrapposizione di diversi strati informativi. I contenuti geografici di un servizio WMS sono organizzati in layers e le loro modalità di visualizzazione sono un numero finito di styles. Un servizio WMS utilizza il protocollo di comunicazione HTTP ed il server deve supportare il metodo di richiesta GET (POST è opzionale). 7

8 ( 2 ) (WMS) WEB MAP SERVICE 15 Client GetCapabilities Server ( XML ) Layer e stili disponibili Client GetMap Server Immagine raster ( 3 ) (WMS) WEB MAP SERVICE 16 Esempio di interrogazione: Getcapabilities Di seguito vediamo uno stralcio dal file XML generato come risposta: <Layer queryable="1" opaque="0" cascaded="0"> <Name>Area_stradale</Name> <Title>Area stradale</title> <LatLonBoundingBox minx=" " miny=" " maxx=" " maxy=" " /> <BoundingBox SRS="EPSG:32632" minx="513694" miny=" e+06" maxx="518356" maxy=" e+06" /> </Layer> 8

9 WEB MAP SERVICE (WMS) Esempio di interrogazione: GetMap ( 4 ) 17 ale,edificio,area_verde&request=getmap&format=image/png&sr S=EPSG:32632&BBOX=515100, ,515500, &WIDTH=400 &HEIGHT=500 Risposta (immagine ruotata): MAPSERVER E DBT DELLA LOMBARDIA 18 La configurazione di Mapserver avviene mediante un file in formato testo che contiene le indicazioni utili all'applicazione per creare una mappa digitale partendo da file di dati geografici. La Regione Lombardia, nelle Specifiche Tecniche aerofotogrammetriche per la realizzazione del Data base topografico alle scale 1:1.000 e 1:2.000 e nelle Specifiche di contenuto e schema fisico di consegna del Data base topografico ha normato le caratteristiche che i file dei Database topografici devono rispettare per essere riconosciuti dall'ente Regionale. In particolare si stabilisce che il formato degli archivi deve essere lo SHAPEFILE e che il sistema geodetico sia l'etrf89 (Ellissoide WGS84) con la rappresentazione conforme UTM (coordinate cartografiche UTM-WGS84). Le specifiche sono organizzate secondo una successione logica di strato-tema-classe che sviluppa ogni tematismo indagato secondo puntualizzazioni progressive. 9

10 19 LA RAPPRESENTAZIONE CARTOGRAFICA DIGITALE La Regione Lombardia ha pubblicato anche le Specifiche tecniche di rappresentazione dei Db topografici alle varie scale, che precisano le caratteristiche grafiche della cartografia allegata ai Database topografici. Si è cercato di rispettare tali indicazioni anche nella produzione delle mappe digitali, configurando opportunamente Mapserver. Tuttavia è evidente come la pedissequa trasposizione di specifiche cartacee al caso digitale sia in ogni caso incompleta. Un elenco di criticità riscontrabili è il seguente: gestione delle diverse tipologie di linee, in particolare quelle asimmetriche difficoltà di gestione degli spessori delle linee, dovuta alla quantizzazione imposta dalla dimensione del singolo pixel rappresentabilità degli oggetti a seconda della scala di visualizzazione In generale esiste un problema aperto di specifiche di rappresentazione applicabili al caso digitale, dovute principalmente alla dinamicità intrinseca della scala di rappresentazione della mappa (zoom in e ( out zoom SCREENSHOT 20 10

11 CONCLUSIONI 21 E' stata realizzata un'infrastruttura di informazioni territoriali che consentisse anche agli Enti territoriali più piccoli e meno dotati di risorse (Comuni) di rispettare il requisito principale previsto dalla direttiva INSPIRE, ovvero la messa a disposizione in forma gratuita dei servizi di ricerca e di consultazioni dei dati geografici in loro possesso. Poiché questi, almeno in Lombardia, si riferiscono quasi esclusivamente ai Database topografici definiti dalle specifiche regionali, si è configurato il geoservizio in modo tale da rispettare il più possibile la normativa di riferimento. Per una completa adesione allo standard di Inspire occorrerà attendere il rilascio di una delle future versioni di Mapserver, poiché la direttiva impone il rispetto della versione dell'ogc WMS, mentre attualmente l'applicazione eroga la release Rimane, infine, aperta, la definizione di particolari specifiche di rappresentazione digitale della cartografia. 11

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