Componenti di un GIS 30/11/2009. Un GIS non è solamente un DB spaziale

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1 Componenti di un GIS Un GIS non è solamente un DB spaziale Corso di Basi di Dati Spaziali a.a. 2009/2010 Dott. Paolo Gallo Le applicazioni richiedono strumenti per la pubblicazione e l editing dei dati più semplici da usare rispetto alla riga dei comandi. Anche la visualizzazione grafica dei dati spaziali agevola notevolmente la comprensione e il lavoro di editing dei dati. Componenti di un GIS Che cosa è GeoServer? Web applicationche permette la pubblicazione e l editing dei dati geospaziali tramite web Completamente open-source Interamente scritto in Java (vers. 1.4) Utilizza le librerie GeoTools(scritte in java) Funziona in qualsiasi servlet container Gestisce direttamente gli Shapefiles (read/write) Può collegarsi a molti DB spaziali, esoracle Spatial, MySQL,DB2, ArcSDE, PostGIS, SQL Server Cosa sono gli Shapefile? Formato di file geospazialevettoriale introdotto da ESRI, in realtà non è un singolo file ma una terna di filescon lo stesso nome ma estensioni diverse : terreni.shp, terreni.dbf, terreni.shxche contengono gli oggetti spaziali e eventualmente dati classici associati agli oggetti spaziali. Fondamentale è la possibilità di creare e gestire tali dati con programmi simili a comuni programmi di grafica vettoriale che permettono la creazione, la copia, la modifica, il trascinamento e eventualmente la possibilità di utilizzare una mappa georiferitasullo sfondo per ricavare i dati spaziali degli oggetti vettoriali da una foto della realtà sottostante in modo molto immediato. Come funziona GeoServer? Utilizzando GeoServer congiuntamente ad un client compatibile è possibile visualizzare ed editare dati geografici attraverso il web od una rete locale : 1

2 Architettura WEB Service WEB Service OGC Dove nasce il progetto GeoServer? Inizia nel 2001 da Vision for New York Originariamente una implementazione dello standard WFS Organizzazzioni che contribuiscono al progetto Web Map Service, Axios Engineering, Spain WFS Validation, Refractions Research, Canada Complex Feature Modelling, Social Change Online, Australia Web Coverage Service, GeoSolutions, Italy Fondato da The Open Planning Project (TOPP) Scopo dell organizzazione non profit è quella di realizzare software opensourceche permetta ai cittadini di essere parte attiva delle loro comunità( ad esempio pubblicare i piani regolatori dei comuni ) Perché usare soluzioni open-source? Prezzo Possibilità di provare a fondo il prodotto senza dover pagare per la licenza solo sulla base di demo o elenchi di funzionalità poco chiari Supporto commerciale di qualità in un vero mercato (non il supporto esclusivo del venditore) Strutture di supporto informali ( lists, wiki s, irc chat channels, ecc. gratuite) Customizzazione e Localizzazione Aggiunta di future funzionalità a costo zero. OGC Open Geospatial Consortium Consorzio industriale di 348 tra società, università e agenzie governative Tra i membri Autodesk, Oracle, ESRI, NASA, ESA, MIT, Microsoft, Google Scopo del consorzio è definire le specifiche per garantire l interoperabilità tra sistemi informativi geospaziali Creare 'The GeoSpatial Web simile al WWW Specifiche OpenGIS consultabili liberamente dal sito OGC GeoServer è OGC compliant GeoServer è stato scritto secondo le specifiche del consorzio OGC e la conformità è stata testata dal CITE. Il superamento dei test con certificazione consente l utilizzo del logo : 2

3 WCS, WMS, WFS? Acronimi che fanno riferimento all insieme dei protocolli Opengis Web Services(OWS) descritti nelle specifiche OpenGIS : WMS: Web Map Service. Visuallizzadati geografici come immagini raster eseguendo il rendering (dati origine sia raster che vettoriali). WFS: Web Feature Service. Comunica dati geografici reali (strade, fiumi etc.) da e per l utente nel formato GML (Geography Markup Language). WFS-T: Web Map Service-Transactional. Permette agli utenti l accesso e la modifica di features tramite transazioni. WCS: Web Coverage Service, fornisce l accesso ai dati raster unrendered per un elaborazione client-side. Tecnicamente GeoServer è un WFS-T, WMS, WCS. Specifiche di GeoServer - 1 Interamente conforme alle specifiche WMS e WFS, come testato dal CITE. Semplice da configurare tramite un interfaccia WEB, non necessita di file di configurazione. Supporto dei formati PostGIS, Shapefile, ArcSDE, DB2, Oracle e Microsoft SQL Server. VPF, MySQL, MapInfo, e Cascading WFS sono anch essi supportati (in beta release). On the fly reprojectioncon un incorporato database EPSG che supporta centinaia di proiezioni default. Specifiche di GeoServer - 2 Web Map output come jpeg, gif, png, SVG, e KML. Dati vettoriali grezzi disponibili come GML o Shapefileszippati attraverso il WFS. Anti-aliasing sulle immagini. Conforme agli standard per default non è necessario effettuare complesse configurazioni solo per utilizzare I dati di base. Lettura dei dati in streaming : non ci sono limiti di memoria alla quantità di dati che viene restituita. Specifiche di GeoServer - 3 Pieno supporto dei filtri nei formati dati WFS (ottimizzati dove possibile). Supporto per le transazioni atomiche dei database attraverso lo standard WFS-T protocol, disponibile su tutti i formati di dati. Supporto delle Long Transactionsattraverso una implementazione completa delle specifiche contenute nel la sezione Locking del WFS. Innovativo Validation Engine che controlla le features inserite in un insieme topologico con degli attributi basati su regole, per preservare la backend integrity. Specifiche di GeoServer - 4 Java (J2EE) servlet-based, può essere eseguito in ogni servlet container. Progettato per future estensioni, il codice sorgente è semplice da leggere. Possibilità di gestire nuovi formati di dati con GeoTools DataStoreinterfacese helperclasses, facendo di GeoServer una interfaccia standard di connessione ai dati. Non necessita di ricompilazione per supportare nuovi formati di dati, i GeoTools DataStoresvengono inseriti come dei plug-in in GeoServer, e visualizzati come opzione nell interfaccia di configurazione grafica. Specifiche di GeoServer - 5 Reale sviluppo open source, tramite una grande community, sempre aperta a nuove collaborazioni, modificando GeoServer per nuove funzionalità. Mapbuilderincorporato, AJAX-styleweb mappingclient, per la visualizzazione istantanea. Documentazione dettagliata e esaustiva in linguaggio semplice da capire. Disponibilità di list per un supporto veloce. Possibilità di un servizio assistenza e sviluppo a pagamento, fornito da varie società e consulenti. Molto altro... 3

4 Gestione delle richieste Simili a quanto accade per le pagine web : 1. Richiesta del client (specifica se WFS,WMS,WCS) 2. Accesso al DataSet 3. Risposta (tramite mappa grafica o file con feature) Funzionalità avanzate Sono implementate direttamente, sempre secondo le specifiche OGC svariate funzioni tra le quali : Matematiche : abs, sin, sqrt, StandardDeviation Manipolazione dati : strlength, int2ddouble Operazioni spaziali : Disjoint,Equals, Dwithin, B eyond, Intersects, Touches, Crosses, Contains, Overlaps, BBOX, convexhull, buffer, distance. Primo metodo per effettuare interrogazioni : OGC Filters OGC Filters Ad esempio, il filtro più semplice da scrivere è chiamato 'featureid' filter, e permette di selezionare una singola feature fornendo il suo id: ers=topp:states&featureid=states.5 Secondo metodo per effettuare interrogazioni : CQL Stile più succinto e leggibile per le interrogazioni : layers=topp:states&cql_filter=land_km+betwe EN AND La stessa interrogazione con i filtri OGC diventa : yers=topp:states&filter=%3cfilter%3e%3cprope rtyisbetween%3e%3cpropertyname%3etopp:lan D_KM%3C/PropertyName%3E%3CLowerBoundary %3E%3CLiteral%3E100000%3C/Literal%3E%3C/Lo werboundary %3E%3CUpperBoundary%3E%3CLiteral%3E %3C/Literal%3E%3C/UpperBoundary%3E%3C/Pro pertyisbetween%3e%3c/filter%3e Get feature request Unarichiestapuòessereinviataa Geoservercome GET o come POST, entrambi sono gestite in modo simile. Ad es. UnaGET sicomponedelleseguentiparti: 1. The server address The request type - request=getfeature 3. The service type - service=wfs 4. The version - version= The type name, also known as the data you are querying - typename=states 6. The filter used to select exactly what you want from the type 4

5 Request type disponibili : Installazione di GeoServer - 1 Possibilità di installazione su Windows, Unix, Mac OSX. GetFeature Transaction LockFeature GetFeatureWithLock GetFeatureInfo GetCapabilities Necessita di JDK installato (meglio se ultima versione) Due possibili installazioni : Pacchetto con Jetty incluso (più semplice) Versione installazione WAR, ad es. se si ha Tomcat già installato. Installazione di GeoServer - 2 La connessione agli shapefilese ai database PostGISè installata di serie, mentre per i restanti DB occorre scaricare gli appositi plugine riavviare il server, se il pluginè correttamente riconosciuto comparirà nella lista del menù di configurazione via web. L installazione di Jettyincluso avviene sulla porta 8080, se tale porta è in uso si avrà un conflitto, occorrerà quindi modificare la porta. Lato Client : OpenLayers Libreria in puro javascript per visualizzare mappe all interno di un browser. Implementa le specifiche WFS e WMS da OGC. Supporta i Layer multipli Molte funzionalità implementate per gestione mappe e features(zoom, pan, disegno, esclusione dei layers, viste d insieme). Utilizzabile con comuni browser (explorer, firefox ) Strumenti di gestione mappe indipendenti dai dati. GeoServer & Google Earth KML È un formato di file per visualizzare dati geografici in un Earth browser, come Google Earth, Google Maps, e Google Maps for mobile. KML utilizza una struttura basata sui tagcon elementi annidati e attributi ed è basata sullo standard XML. Quando si produce in output un file KML viene richiesto di aprire il file con il programma Google Earth e l output viene sovrapposto (sempre correttamente georeferenziato con l opportuno sistema di riferimento) alla porzione di globo terrestre indicato dalle coordinate spaziali presenti nel file in uscita dal server. GIS e Pubblica Amministrazione grandi quantità di dati con componente geografica necessità di una gestione efficiente dei dati e di un supporto ai processi decisionali che richiedono analisi spaziali i comuni sono la maglia amministrativa elementare del territorio 5

6 Dati relativi al comune di Tavagnacco Attività legate ai dati mantenuti Il sistema proposto dall analisi dei possibili utilizzi, l attenzione si è concentrata sullo sviluppo di due moduli: Il sistema proposto Dati GIS Servizi USO ESTERNO: prototipo Web GIS per la pubblicazione tramite Internet del Piano Regolatore Generale (PRG). USO INTERNO: prototipo Web GIS che consenta, al personale del comune, di modificare i dati associati alla numerazione civica. in entrambi i moduli sono incluse funzionalità comuni generiche come la ricerca delle vie, la stampa, Analisi dei dati disponibili dati raster immagini risoluzione 1pixel = 50 cm al suolo dimensioni totali 1,2 gigabyte ottimizzazioni necessarie per permetterne l utilizzo via Web Schema ChronoGeoGraph dati vettoriali la normativa non indica un modello dei dati tramite reverse design è stato proposto un modello per la gestione dei dati catastali e di quelli relativi alla toponomastica, realizzato tramite ChronoGeoGraph sono state affrontate problematiche legate all inconsistenza dei dati 6

7 Architettura Proposta Scelta dei componenti Il software GIS non è un software monolitico, ma è composto da più componenti che interagiscono fra loro. La scelta dei componenti deve tenere conto delle funzionalità richieste dal caso specifico. Componenti prototipo Riferimenti Richieste e Risposte tramite Open Web Services (OWS) Sito ufficiale GeoServer : geoserver.org Sito ufficiale OpenLayers : Sito ufficiale OGC : openlayers.org 7

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