Presentations of the 3 rd Meeting of the Comitato scientifico italo-svizzero per la geoinformazione (CSISGI) Les Marécottes,

Transcript

1 Eidgenössische Technische Hochschule Zürich Institut für Geodäsie und Photogrammetrie Bericht 305 Presentations of the 3 rd Meeting of the Comitato scientifico italo-svizzero per la geoinformazione (CSISGI) Les Marécottes, Juni 2008 Herausgeber: Prof. Dr. A. Carosio, ETHZ Prof. Dr. F. Golay, EPFL Prof. Dr. M. Brovelli, POLIMI Juni 2008

2 IGP Bericht Nr. 305 Presentations of the 3 rd Meeting of the Comitato scientifico italo-svizzero per la geoinformazione (CSISGI) Les Marécottes Prof. Dr. Alessandro Carosio, ETHZ Stefan Henrich, ETHZ Peter Staub, ETHZ Prof. Dr. François Golay, EPFL Eduardo Camacho-Huebner, EPFL Cláudio Carneiro, EPFL Jens Ingensand, EPFL Michaël Kalbermatten, EPFL Prof. Dr. Maria Brovelli, POLIMI Marco Negretti, POLIMI Eugenio Realini, POLIMI Milan Antonovic, SUPSI Dr. Massimiliano Cannata, SUPSI Prof. Dr. Rossella Nocera, UNIMOL 2008 Institut für Geodäsie und Photogrammetrie an der Eidg. Technischen Hochschule Zürich Wolfgang-Pauli-Strasse 15 CH-8093 Zürich Alle Rechte vorbehalten ISBN

3 Content Session I: Interoperability as a precondition for the realisation of spatial data infrastructures Alessandro Carosio, Rossella Nocera, Hans Rudolf Gnägi, Andreas Morf and Peter Staub: I modelli, il trasferimento dei dati, e l interoperabilità nei GIS 5 Peter Staub: Spatial data infrastructures and interoperability 35 Stefan Henrich: Prerequisites for interoperability 41 Peter Staub: Semantic interoperability for INSPIRE: the Swiss-German solution research project Model-Driven WFS 57 Sesion II: Other aspects of interoperability Eduardo Camacho-Huebner: Ontologies evolution: from social sciences needs to interop opportunities 77 Massimiliano Cannata: Institute of Earth Science: current and future activities at the geomatics division 89 Milan Antonovic: Sensor observation service (SOS): insights and implementation 109 Session III: Mobile GIS and infrastructure Marco Negretti: ICAD-GEO: studio di fattibilità per la realizzazione di un progetto per la realizzazione di una "infrastruttura per la cooperazione applicativa dei dati geografici" 125 Maria Brovelli: WebGIS & context aware mobile GIS 137 Eugenio Realini: slaxgis a GIS-oriented live USB system 147 Session IV: Added value of the 3 rd dimension through enriched semantics François Golay: Update on LASIG s research activities. Some more semantics into the 3 rd D: some insights and questions 157 Cláudio Carneiro: Matching 3D city models and urban indicators to users needs 165 Michaël Kalbermatten: Landscape characterization using wavelet detail coefficients 185 Jens Ingensand: 3D web interfaces to the Patrouille des Glaciers race 213 1

4 2

5 3

6 4

7 Session I Interoperability as a precondition for the realisation of spatial data infrastructures I modelli, il trasferimento dei dati, e l interoperabilità nei GIS Prof. Dr. Alessandro Carosio 1 Prof. Dr. Rossella Nocera 2 Hans Rudolf Gnägi 1 Andreas Morf 1 Peter Staub 1 1 ETH Zürich, Institut für Geodäsie und Photogrammetrie Gruppe GIS und Fehlertheorie 2 Università degli Studi del Molise, Sede di Termoli 5

8 6

9 A. Carosio, ETHZ / R. Nocera, UNIMOL / H.R. Gnägi, A. Morf, P. Staub, ETHZ I modelli, il trasferimento dei dati, e l interoperabilità nei GIS I modelli, il trasferimento dei dati, e l interoperabilità nei GIS Alessandro Carosio*, Rossella Nocera** Hans Rudolf Gnägi*, Andreas Morf*, Peter Staub* * Institut für Geodäsie und Photogrammetrie, ETH Zürich, Svizzera * * Università degli Studi del Molise, Sede di Termoli, Italia La necessità di scambio di dati geografici Uno dei beni principali di una società è il relativo ambiente e per prendere le decisioni relative all ambiente, occorre disporre di buone informazioni geografiche, ossia di geodati che descrivono direttamente o indirettamente (tramite un informazione di posizione) le caratteristiche ed i fenomeni ambientali. Negli ultimi trenta anni la raccolta di geodati è stata influenzata notevolmente dagli sviluppi dell informatica, dalle rivoluzionarie tecniche di rilevamento e dalle infrastrutture di telecomunicazione. La quantità di dati disponibili è aumentata velocemente a causa di tali progressi tecnologici e del numero crescente di persone e di istituzioni che usano i geodati. Oggigiorno tutte le grandi e piccole organizzazioni, sia private che pubbliche, dispongono di grandi quantità di dati geografici e nasce la necessità di sfruttare in comune questo patrimonio. GIS GIS GIS Fig. 1 Molteplicità d uso e necessità di scambi di dati In molti paesi si realizzano infrastrutture nazionali di dati per usare in comune i dati esistenti. Ma attualmente perfino i confini nazionali sembrano stretti. Si presenta ben chiara la necessità di disporre 7

10 A. Carosio, ETHZ / R. Nocera, UNIMOL / H.R. Gnägi, A. Morf, P. Staub, ETHZ I modelli, il trasferimento dei dati, e l interoperabilità nei GIS di sistemi interagenti. Negli ultimi anni si lavora a livello europeo e mondiale per creare norme tecniche volte a fornire le direttive per attuare tali soluzioni. NGDI Dati geospaziali Metadati Geo-Servizi di base Infrastrutture tecniche Coordinamento e rete di contatto Formazione e Ricerca Direttive e Standards Basi giuridiche Politica tariffaria Fig. 2 Infrastrutture nazionali (NGDI), elementi fondamentali In tale contesto qualsiasi sistema informativo geografico non può essere considerato efficiente se non prevede la soluzione di questioni riguardanti lo scambio dei dati e soprattutto l offerta di servizi basati su più sistemi interagenti. Nel campo dei GIS l aspetto dello scambio dei dati ha assunto significati diversi negli anni. Inizialmente esisteva l esigenza di scambiare solo dati all interno di ambienti omogenei (stesso fornitore, quindi formati proprietari). Nel tempo nasce la necessità di scambiare dati tra produttori diversi ed è cosi che si introducono i concetti di formati standard di interscambio, di trasferimento di dati basato su modello e di interoperabilità (secondo i concetti di OGC). L evoluzione si è quindi spostata da soluzioni più semplici quali l utilizzo di convertitori di dati e formati standard fino a soluzioni più evolute che permettono l utilizzo in parallelo di diversi GIS eterogenei senza spostare i dati geografici del sistema. Soluzioni per lo scambio dei dati geografici L uso generalizzato dell informazione geografica richiede quale primo elemento norme per regolare il trasferimento dei dati tra sistemi GIS diversi. a) Trasferimento tra sistemi uguali o con formati standard Una necessità importante consiste nel trasferimento di dati da un applicazione ad un altra realizzata con lo stesso software. I GIS dispongono fondamentalmente di funzioni per l importazione e l esportazione di dati geografici tramite files. I formati utilizzati sono compatibili esclusivamente con uno specifico software GIS (formato proprietario) e richiedono la medesima struttura-dati per i files da scambiare. Con l aumento delle tecnologie GIS e delle persone e organizzazioni coinvolte nel settore nasce l esigenza di scambiare informazioni geografiche anche tra sistemi di diversi produttori. Primi tentativi di soluzione hanno portato alla realizzazione di formati standard. Premessa per la defini- 8

11 A. Carosio, ETHZ / R. Nocera, UNIMOL / H.R. Gnägi, A. Morf, P. Staub, ETHZ I modelli, il trasferimento dei dati, e l interoperabilità nei GIS zione di un formato standard è la definizione anticipata dei contenuti. Ciò si verifica solo in quelle applicazioni in cui le informazioni da elaborare sono decise in modo unitario per tutti i sistemi. GIS 1 GIS 2 Fig. 3 Trasferimento dei dati con formati predefiniti b) Trasferimento basato su modello Le diverse esigenze e la varietà delle applicazioni e dei sistemi rendono poco realistica la definizione di formati unitari. Occorrono altre soluzioni per scambiare dati a struttura variabile; una soluzione appropriata è rappresentata dalle procedure basate sul modello anziché dai formati unitari. Attualmente i GIS in uso offrono all utente una struttura prestabilita per i dati geometrici e la possibilità di definire, secondo le diverse esigenze dell utente, i contenuti tematici. Il sistema costruisce poi le diverse classi di entità (tipicamente tabelle relazionali in un DB). Lo stesso principio può anche essere utilizzato per organizzare lo scambio di dati in modo flessibile: si descrive la struttura dei dati che si intende trasferire, e da questa descrizione è possibile ricavare un formato per questi dati. A questo scopo sono necessarie due componenti: in primo luogo un linguaggio standardizzato per la descrizione dei dati per definire in modo univoco e consistente la struttura dei dati da trasferire, e in secondo luogo una procedura regolamentata per ricavare un formato dalla struttura dei dati. GIS 1 Fig. 4 Trasferimento dei dati basato sul modello 9

12 A. Carosio, ETHZ / R. Nocera, UNIMOL / H.R. Gnägi, A. Morf, P. Staub, ETHZ I modelli, il trasferimento dei dati, e l interoperabilità nei GIS Le norme ISO hanno definito come standard il metodo di trasferimento dei dati basato sul modello. L ISO ha deciso solo un formalismo grafico per la descrizione della Struttura dei dati: UML. Tale tecnologia offre opportunità anche in altri settori: GIS moderni permettono l implementazione del modello direttamente dallo schema concettuale. Fig. 5 ArcGIS: implementazione del modello da uno schema UML c) Interoperabilità Le diverse soluzioni fin qui proposte hanno come obbiettivo il trasferimento di dati da un sistema all altro. È invece possibile concepire sistemi di comunicazione che funzionano senza spostare i dati geografici del sistema. Questa soluzione è particolarmente interessante, quando sono necessarie solamente semplici elaborazioni delle informazioni, p. es. la rappresentazione grafica di una parte dei dati (web mapping services, wms), oppure l elenco di determinati oggetti o caratteristiche (web feature services, wfs). In questi casi è più facile standardizzare i comandi e i risultati dell elaborazione, piuttosto che i dati di base. In questo caso si parla di interoperabilità, ossia utilizzo parallelo di diversi GIS, mediante lo scambio dei comandi (richieste, indicazioni di elaborazione) e dei risultati. L Open Geospatial Consortium (OGC) promuove lo sviluppo di questa tecnica. Grazie alla partecipazione delle aziende leader a livello internazionale (ESRI, Intergraph, Siemens, Microsoft, ecc.) ed all incorporazione di università e istituti di ricerca, l OCG ha ottenuto una vasta risonanza e ha creato grandi aspettative. I vantaggi del concetto di interoperabilità sono evidenti: il concetto di gestione dei dati può essere molto diverso nei sistemi in comunicazione. Il sistema che invia una richiesta non deve assolutamente conoscere nulla sull organizzazione interna dei dati nel sistema che li fornisce: i sistemi non trasmettono che parti del proprio contenuto e i dati originali restano sotto il proprio controllo (diritti d autore, proprietà intellettuale). Esiste, inoltre, un grande vantaggio per i produttori di software GIS: i clienti non possono cambiare facilmente il fornitore. I limiti sono pure chiari: la diversità delle richieste standardizzate e delle forme di risposta non può essere troppo grande. Se le interoperazioni desiderate diventano troppo complesse, troppo diverse, o troppo numerose, lo scambio diretto dei dati diventa più semplice e vantaggioso rispetto alla standardizzazione delle operazioni. 10

13 A. Carosio, ETHZ / R. Nocera, UNIMOL / H.R. Gnägi, A. Morf, P. Staub, ETHZ I modelli, il trasferimento dei dati, e l interoperabilità nei GIS GIS 2 GIS 4 GIS 1 Risposta GIS 3 Risposta domanda Fig. 6 Interoperabilità (normalizzazione Domanda-Risposta) Limiti e prospettive Da quanto detto fin qui, nasce spontanea la domanda: Sarà possibile realizzare il sogno di trasferire dati geografici tra sistemi completamente diversi o inviare loro richieste ottenendo risposta in modo totalmente automatico? Si affermerà l interoperabilità o piuttosto i metodi che trasferiscono effettivamente i dati? A quest ultima domanda si può senz altro rispondere che entrambe le soluzioni sono necessarie: esse non sono alternative, ma sono soluzioni complementari. Per il problema del trasferimento dei dati in modo automatico si deve, purtroppo, riconoscere l impossibilità ad avere un metodo che sia completamente automatico, infatti esiste un ostacolo teorico insuperabile: La non univocità della semantica. Elementi uguali (entità, oggetti, attributi) possono essere denominati in modo diverso (per es. case o edifici, abbreviazioni, lingue straniere, diverse istruzioni al rilevamento ecc.). Denominazioni identiche possono avere significato diverso. Occorre quindi rassegnarsi al fatto che in strutture dati di diversa origine una ricostruzione automatica della semantica è impossibile. Rete elettrica Tubazioni acqua gas acqua Rete distr. gas dia- Tipo anno metro Cavi elettrici Acquedotto dia- Anno metro costr. diametro Anno costr. Fig. 7 La semantica non è ricostruibile automaticamente 11

14 A. Carosio, ETHZ / R. Nocera, UNIMOL / H.R. Gnägi, A. Morf, P. Staub, ETHZ I modelli, il trasferimento dei dati, e l interoperabilità nei GIS Per mettere in relazione entità e attributi occorrono informazioni supplementari, quindi la semantica della descrizione dei dati non può essere standardizzata in un settore di attività lasciato alla libera iniziativa. Le relazioni tra i sistemi devono essere decise inizialmente in base ad un analisi interpretativa di un esperto, a richieste presso i responsabili e a consultazione di metadati. In seguito è possibile eseguire la trasformazione semantica. Fig. 8 L identificazione delle relazioni tra i modelli richiedono l intervento di un esperto Tuttavia, per sistemi federati (organizzati con regole comuni) sarà possibile, in settori specifici, sviluppare le ontologie che descrivono la semantica di più sistemi permettendo lo sviluppo di moduli di trasformazione automatici (agenti). Schemi diversi possono coesistere, se collegati da un'ontologia sufficientemente generale. ontologia Agenti Agenti Fig. 9 Trasferimento dei dati basato sul modello 12

15 A. Carosio, ETHZ / R. Nocera, UNIMOL / H.R. Gnägi, A. Morf, P. Staub, ETHZ I modelli, il trasferimento dei dati, e l interoperabilità nei GIS Per questo occorre analizzare, studiare, articolare il contenuto indipendentemente dal modo in cui è rappresentato; occorre lavorare con il contenuto in quanto tale, l essere in quanto essere... ecco che emerge cosi la dimensione ontologica, in senso filosofico. L ontologia nasce come antica riflessione dell'uomo sulla natura del mondo e delle cose, ma negli ultimi venti anni si sono registrate nuove e impreviste relazioni tra l ontologia filosofica e campi applicativi che vanno dalle tecnologie dell informazione alle scienze sociali. Anche nei sistemi informativi rappresenta una dimensione nuova di studio e di ricerca. Le trasformazioni semantiche In settori che si sono sviluppati autonomamente una standardizzazione dei concetti e della terminologia non può essere realizzata a posteriori e anche lo sviluppo di procedimenti basati su ontologie in senso filosofico ha poca probabilità di una realizzazione a breve termine. GIS sviluppati autonomamente sono la regola in progetti nazionali, quando i dati contenuti sono stati raccolti in precedenza da istituzioni regionali o comunali o da privati. Analogamente troviamo a livello europeo GIS indipendenti (p.es. INSPIRE) quando si vogliono di integrare informazioni acquisite e gestite autonomamente dagli stati membri. Per risolvere in un quadro operativo problemi di questo tipo con investimenti ragionevoli e a breve termine stanno per essere realizzate soluzioni informatiche basate sulla definizione a livello concettuale di trasformazioni semantiche tra modelli diversi. Tali trasformazioni devono essere descritte la prima volta in modo esplicito da personale esperto in base a tutte le conoscenze disponibili. Per definire la trasformazione occorre un linguaggio formale interpretabile da software che consenta di derivare automaticamente la procedura di trasformazione. Tale linguaggio proposto in un progetto di ricerca del Politecnico di Zurigo può avere la forma di un linguaggio testuale (simile a INTERLIS) o avere una presentazione grafica (simile a UML). Si parla in questo caso di UMLT. Descritta la trasformazione sulla base del modello origine e del modello obiettivo un compilatore determina le operazioni di trasformazione tra il formato di scambio per il modello origine e il formato relativo al modello obiettivo. Un prototipo di questa trasformazione dimostra la realizzabilità di questa procedura, che ha suscitato interesse nelle istituzioni responsabili della messa in opera di INSPIRE. Soprattutto in Germania, Austria e Svizzera. 13

16 A. Carosio, ETHZ / R. Nocera, UNIMOL / H.R. Gnägi, A. Morf, P. Staub, ETHZ I modelli, il trasferimento dei dati, e l interoperabilità nei GIS CSL : Conceptual schema language DM-A o -Z : Modello dei dati dell sistema A a livello concettuale TF-A o -Z : Formato di trasferimento per i dati del sistema A o Z Model Mapping : Descrizione della trasformazione semantica Data Transformation : Operazioni eseguibili della trasformazione L interoperabilità semantica Fig. 10 La trasformazione semantica Lo stesso problema si pone, quando si utilizzano gli standard dell interoperabilità di OGC. Gli standard OGC sono solo definiti per l interoperabilità sintattica. Ciò significa che per inviare una richiesta occorre conoscere la terminologia (nomi di attributi, classi di entità, sistema di riferimento ecc.) del sistema interrogato. Sul piano europeo nella migliore delle ipotesi occorre confrontarsi con decine di modelli e conoscerne i dettagli per inviare richieste d informazione. Molto più semplice sarebbe poter inviare le richieste basandosi sul proprio modello o ev. su un modello di riferimento lasciando al sistema il compito di tradurre le richieste nei modelli dei sistemi interrogati per ottenere risposte tradotte nel linguaggio del proprio modello (interoperabilità semantica). Fig. 11 L interoperabilità semantica 14

17 A. Carosio, ETHZ / R. Nocera, UNIMOL / H.R. Gnägi, A. Morf, P. Staub, ETHZ I modelli, il trasferimento dei dati, e l interoperabilità nei GIS Per realizzare l idea dell interoperabilità semantica è stata realizzata una piattaforma sperimentale nel quadro di una cooperazione multinazionale tra il Bundesamt für Kartographie und Geodäsie tedesco, l Ufficio federale di topografia svizzero, il Politecnico di Monaco e il Politecnico di Zurigo. A tale progetto sono interessati e collaborano anche partner italiani (Politecnico di Milano, Università del Molise) e austriaci (TU Graz). Il concetto base è la creazione di un WFS (standard OGC) basato sul modello (mdwfs) mediante il quale le richieste sono tradotte o dal sistema richiedente (client) o dal sistema interrogato (source). Anche in questo modo di procedere la prima volta occorre definire con un linguaggio adatto (p.es. UMLT) la trasformazione tra un modello e l altro. La definizione rimane a disposizione per richieste ulteriori. Fig. 12 Il WFS basato sul modello (mdwfs) Le prime esperienze con il prototipo del mdwfs sono incoraggianti. Il progetto iniziale ha potuto essere prolungato per creare le premesse di un integrazione di componenti informatiche con larga diffusione (Oracle DB, FME ecc.). Trattative con partner interessati sono in corso per l implementazione del procedimento in software commerciali. 15

18 A. Carosio, ETHZ / R. Nocera, UNIMOL / H.R. Gnägi, A. Morf, P. Staub, ETHZ I modelli, il trasferimento dei dati, e l interoperabilità nei GIS Bibliografia Carosio A. and Nocera R.: Il trasferimento dei dati, I metadi, I modelli e l interoperabilità nei GIS. Atti della 8a Conferenza Nazionale delle Associazioni per le Informazioni Territoriali e Ambientali, Roma, Donaubauer A., Staub P., Straub F. and Fichtinger A.: Web-basierte Modelltransformation eine Lösung für INSPIRE? GIS Zeitschrift für Geoinformatik, 13(2):26 33, Donaubauer A., Fichtiner A., Schilcher M., Straub F., Carosio A., Gnägi H.R., Morf A. and Staub P.: Grenzübergreifende Web-GIS Lösungen. GIS Zeitschrift für Geoinformatik, 11(9):29 34, Dorfschmid J., Brawer S.: La modelisation de donnees a reference spatiale. COSIG c/o swisstopo, CH- Wabern Gnägi H.R.: INTERLIS KURS I und II. ETH Zürich, KOGIS: INTERLIS 2 Reference manual. Online Scott K.: UML Explained. Addison-Wesley. Staub P.: A Model-Driven Web Feature Service for Enhanced Semantic Interoperability. OSGeo Journal, 1(3):43 50, Staub P., Gnägi H.R. and Morf A.: Semantic Interoperability through the Definition of Conceptual Model Transformations. Transactions in GIS, 12(2): ,

19 A. Carosio, ETHZ / R. Nocera, UNIMOL / H.R. Gnägi, A. Morf, P. Staub, ETHZ I modelli, il trasferimento dei dati, e l interoperabilità nei GIS I modelli, il trasferimento dei dati, e l interoperabilità nei GIS Alessandro Carosio, Rossella Nocera Hans Ruedi Gnägi, Andreas Morf,Peter Staub Institut für Geodäsie und Photogrammetrie, ETH Zürich Oggi disponiamo di grandi quantità di dati geografici in forma digitale molte organizzazioni lavorano con tali dati. GIS 1 GIS 2 GIS 3 Dobbiamo sfruttare in comune questo patrimonio Arbeitsplatz 1 Arbeitsplatz 2 Ditta 1 Arbeitsplatz Ditta 2 Arbeitsplatz Ufficio A 17

20 A. Carosio, ETHZ / R. Nocera, UNIMOL / H.R. Gnägi, A. Morf, P. Staub, ETHZ I modelli, il trasferimento dei dati, e l interoperabilità nei GIS Una buona idea: NGDI Dati geospaziali Metadati Geo-Servizi di base Infrastrutture tecniche Coordinamento e rete di contatto Formazione e Ricerca Direttive e Standards Basi giuridiche Politica tariffaria In molti paesi si realizzano infrastrutture nazionali di dati Per usare in comune i dati esistenti. Ma attualmente perfino i confini nazionali sembrano stretti : Progetti internazionali in numero sempre maggiore ne sono la prova.. Esempi: INSPIRE, Molti progetti INTEREG ecc. Si presenta ben chiara la necessità di disporre di sistemi interagenti. Negli ultimi anni si lavora a livello europeo e mondiale per creare norme tecniche volte a fornire le direttive per attuare tali soluzioni. L uso generalizzato dell informazione geografica richiede quale primo elemento norme per regolare il trasferimento dei dati tra sistemi GIS diversi e per renderli interoperabili. Il trasferimento e l interoperabilità dei dati è una funzione centrale per ogni GIS e l uso efficiente di un GIS non può trascurare le soluzioni riguardanti lo scambio dei dati (tema della presentazione). NGDI Dati geospaziali Metadati Geo-Servizi di base Infrastrutture tecniche Coordinamento e rete di contatto Formazione e Ricerca Direttive e Standards Basi giuridiche Politica tariffaria 18

21 A. Carosio, ETHZ / R. Nocera, UNIMOL / H.R. Gnägi, A. Morf, P. Staub, ETHZ I modelli, il trasferimento dei dati, e l interoperabilità nei GIS I primi Sistemi inormativi geografici furono realizzati per soddisfare le esigenze di un solo utente GIS 1 GIS 3 Arbeitsplatz Ab Arbeitsplatz t Ditta 1 GIS 2 Arbeitsplatz Arbeitsplatz Ufficio A Ditta 2 GIS 1 GIS 2 Esigenza fondamentale: Occorrono sistemi interagenti. 19

22 A. Carosio, ETHZ / R. Nocera, UNIMOL / H.R. Gnägi, A. Morf, P. Staub, ETHZ I modelli, il trasferimento dei dati, e l interoperabilità nei GIS GIS 1 GIS 2 Sul piano nazionale e in organizzazioni internationali (Europa, Mondo) si lavora alla definizione di norme tecniche che permettano di realizzare sistemi interagenti. Occorrono norme per l interoperabilità e per il trasferimento die dati tra sistemi di origine diversa e con modelli die dati diversi. + DIN, AFNOR,ÖN, UNI, BS, GIS GIS GIS interagenti possono essere realizzati a diversi livelli di funzionalità Trasferimento dei dati Interoperabilita 20

23 A. Carosio, ETHZ / R. Nocera, UNIMOL / H.R. Gnägi, A. Morf, P. Staub, ETHZ I modelli, il trasferimento dei dati, e l interoperabilità nei GIS GIS GIS GIS interagenti possono essere realizzati a diversi livelli di funzionalità Trasferimento dei dati tra sistemi uguali Trasferimento dei dati Trasferimento dei dati con Formati Standard Metodi di trasferimento dei dati basati sul modello Interoperabilita Interoperabilità (OGC = Open Geospatial Consortium) In precedenza: Open GIS Consortium GIS GIS GIS interagenti possono essere realizzati a diversi livelli di funzionalità Trasferimento dei dati tra sistemi uguali Trasferimento dei dati Trasferimento dei dati con Formati Standard Metodi di trasferimento dei dati basati sul modello Interoperabilita Interoperabilità (OGC = Open Geospatial Consortium) In precedenza: Open GIS Consortium 21

24 A. Carosio, ETHZ / R. Nocera, UNIMOL / H.R. Gnägi, A. Morf, P. Staub, ETHZ I modelli, il trasferimento dei dati, e l interoperabilità nei GIS 3. Trasferimento basato sul modello GIS i dati geografici sono trasmessi in due parti: Dapprima si invia la descrizione della struttura dati (modello concettuale) Poi seguono i dati in un formato che viene derivato automaticamente dalla descrizione della struttura dei dati. 3. Trasferimento basato sul modello (seguito) Cosa occorre: 1. linguaggio standard per la descrizione dei dati a livello concettuale per definire in modo univoco e consistente la struttura dei dati da trasferire 2. Una procedura regolamentata per ricavare il formato di trasferimento dalla struttura dei dati Derivazione del formato 22

25 A. Carosio, ETHZ / R. Nocera, UNIMOL / H.R. Gnägi, A. Morf, P. Staub, ETHZ I modelli, il trasferimento dei dati, e l interoperabilità nei GIS 3. Trasferimento basato sul modello (seguito) Le norme ISO hanno definito come standard il metodo di trasferimento dei dati basato sul modello. L ISO ha deciso solo un formalismo grafico per la descrizione della Struttura dei Dati: UML. Un linguaggio testuale che possa essere interpretato automaticamente è previsto, sono state definite le sue caratteristiche, ma non è stata presa una decisione in merito (Possibile soluzione: Standard svizzero INTERLIS) Derivazione del formato Lo standard svizzero INTERLIS Realizzazione degli Standard ISO (TC 211) non solo per il trasferimento dei dati 23

26 A. Carosio, ETHZ / R. Nocera, UNIMOL / H.R. Gnägi, A. Morf, P. Staub, ETHZ I modelli, il trasferimento dei dati, e l interoperabilità nei GIS Derivazione del formato Lo standard svizzero INTERLIS Lo standard svizzero INTERLIS Derivazione del formato 24

27 A. Carosio, ETHZ / R. Nocera, UNIMOL / H.R. Gnägi, A. Morf, P. Staub, ETHZ I modelli, il trasferimento dei dati, e l interoperabilità nei GIS Lo standard svizzero INTERLIS Derivazione del formato Lo standard svizzero INTERLIS UML INTERLIS 2 Formato di trasferimento XML Formato basato su GML è in preparazione 25

28 A. Carosio, ETHZ / R. Nocera, UNIMOL / H.R. Gnägi, A. Morf, P. Staub, ETHZ I modelli, il trasferimento dei dati, e l interoperabilità nei GIS Lo standard svizzero INTERLIS UML INTERLIS 2 formato di trasferimento XML formato GML (GML è ancora in fase di sviluppo) Tale tecnologia offre opportunità anche in altri settori GIS Moderni permettono l implementazione del modello direttamente dallo schema concettuale: ArcGIS da uno schema in UML (prodotto con Microsoft Visio) Geo Media (Intergraph) da INTERLIS (per il mercato svizzero) Topobase (C-Plan) da INTERLIS o da UML GeoUML (Politecnico di Milano, Univ. Verona) UML extension designed for spatial objects; formal, lexical representation additional to the usual UML graphic representation 26

29 A. Carosio, ETHZ / R. Nocera, UNIMOL / H.R. Gnägi, A. Morf, P. Staub, ETHZ I modelli, il trasferimento dei dati, e l interoperabilità nei GIS Interoperabilità L open Geospatial Consortium (OGC) promuove lo sviluppo di questa tecnica. Grazie alla partecipazione delle aziende leader a livello internazionale (ESRI, Intergraph, Siemens, Microsoft, ecc.) ed all incorporazione di università e istituti di ricerca, l OCG locg ha ottenuto una vasta risonanza e ha creato grandi aspettative. GIS 2 GIS 4 GIS 1 Antworten GIS 3 Anfragen 4. Interoperabilità (seguito) I vantaggi del concetto di interoperabilità: La gestione dei dati può essere diversa nei sistemi in comunicazione. Il sistema che invia una richiesta non deve conoscere l organizzazione interna dei dati e gli algoritmi necessari nel sistema che li fornisce. i sistemi non trasmettono che parti del proprio contenuto e i dati originali restano sotto il proprio controllo (diritti d autore, proprietà intellettuale) vantaggio per i produttori di software GIS : i clienti non possono cambiare facilmente il fornitore I limiti: il numero delle possibili richieste standardizzate e delle forme di risposta non può essere troppo grande. 27

30 A. Carosio, ETHZ / R. Nocera, UNIMOL / H.R. Gnägi, A. Morf, P. Staub, ETHZ I modelli, il trasferimento dei dati, e l interoperabilità nei GIS Limiti e prospettive Limiti e prospettive per i metodi di trasferimento dei dati geografici e dell interoperabilità Sarà possibile realizzare il sogno di trasferiredati geografici tra sistemi completamente diversi o inviare loro richieste ottenendo risposta in modo totalmente automatico,? Si affermerà l interoperabilità o piuttosto i metodi che trasferiscono effettivamente i dati? Limiti e prospettive Limiti e prospettive per i metodi di trasferimento dei dati geografici e dell interoperabilità Risposta alla seconda domanda : Si affermerà l interoperabilità o piuttosto i metodi che trasferiscono effettivamente i dati? Le due soluzioni sono necessarie Non sono alternative sono soluzioni complementari 28

31 A. Carosio, ETHZ / R. Nocera, UNIMOL / H.R. Gnägi, A. Morf, P. Staub, ETHZ I modelli, il trasferimento dei dati, e l interoperabilità nei GIS Limiti e prospettive (seguito) Risposta alla prima domanda : E possibile trasferire dati geografici di ogni tipo o inviare richieste qualsiasi, in modo totalmente automatico? La riposta è no! Esiste un ostacolo teorico insuperabile: La non univocità della semantica Elementi uguali (entità, oggetti, attributi) possono essere denominati in modo diverso (per es. case o edifici, abbreviazioni, lingue straniere, diverse istruzioni al rilevamento ecc.) Denominazioni identiche possono avere significato diverso. In strutture dati di diversa origine una ricostruzione automatica della semantica è impossibile Per sistemi federati sarà forse possibile descrivere in modo sufficientemente preciso la semantica degli elementi (ontologia) Tema di ricerca molto attuale. Limiti e prospettive (seguito) La semantica della descrizione dei dati non può essere standardizzata in un settore di attività lasciato alla libera iniziativa. Per mettere in relazione entità e attributi occorrono informazioni supplementari Rete elettrica Tubazioni Tipo anno Acquedotto Cavi elettrici Anno costr. acqua gas acqua Rete distr. gas diametro diametro diametro Anno costr