Piano di Tutela delle Acque della Regione Calabria

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1 Il Sistema Informativo Geografico per la gestione del Piano di tutela delle acque della Regione Calabria (Art. 44 del Decreto Legislativo 152/99 e s.m.i.) 1 PREMESSA Il presente documento ha lo scopo di illustrare le caratteristiche generali del Sistema Informativo progettato per assolvere alle funzioni di supporto al Piano di Tutela delle Acque della Regione Calabria all interno del SIRA. Il sistema proposto ha lo scopo di gestire le informazioni relative agli elementi idrografici, naturali e artificiali, compresi fiumi, laghi, acque di transizione, bacini artificiali, acquiferi, canali e altri corpi idrici, bacini e sottobacini idrografici ai sensi del D.L.vo 152/99 e s.m.i. con particolare attenzione a quanto previsto della direttiva 2000/60/CE. La progettazione e l implementazione del Sistema Informativo a valenza regionale, è stata effettuata con l obiettivo primario dell integrazione dello stesso con il sistema informativo del Punto Focale Regionale (PFR), inteso come struttura tecnica connessa nella rete SINAnet. Per tale motivo, di seguito, si parlerà del Sistema informativo facendo riferimento alle funzioni del PFR. I PFR rappresentano il riferimento del Sistema per il livello territoriale regionale e garantiscono la messa a disposizione, all'interno della rete SINAnet, delle informazioni di interesse nazionale e comunitario derivate dai dati delle attività di monitoraggio e controllo svolte. il Sistema Informativo proposto, dovrà assolvere funzioni di monitoraggio e controllo nonché di raccolta, organizzazione, elaborazione delle conoscenze ambientali restituite come informazioni significative da rendere disponibili alle istituzioni, operatori e cittadini. Il progetto è stato predisposto in modo tale da consentire al costituendo Sistema di: - corrispondere, innanzitutto, alle esigenze di governo del territorio regionale ed in particolare alle attività di pianificazione, programmazione e coordinamento di competenza regionale; - garantire, ai diversi livelli, l informazione ambientale, secondo i criteri concordati tra il livello centrale ed il livello regionale (PFR); - consentire la razionale gestione dei dati ed informazioni ambientali di interesse nazionale, regionale e territoriale; - consentire la razionale gestione e divulgazione dell informazione ambientale sia tra soggetti pubblici (Ministero, APAT, Regioni, Enti Locali) che rivolta al cittadino, al fine di predisporre, a livello regionale, di un efficiente sistema di comunicazione pubblica in campo ambientale. Poiché i controlli ed i monitoraggi ambientali costituiscono un essenziale fonte di alimentazione del Sistema, la sua architettura logica deve assicurarne la loro stretta 1/72

2 integrazione, nel senso che i dati generati dalle attività di controllo devono confluire nel Sistema che, a sua volta, contribuirà alla efficace pianificazione degli stessi. Per restare su un piano di generalità giova, infine, ricordare come tra i motivi ispiratori del sistema sia l essere di fatto indispensabile per una corretta gestione dell informazione ambientale che conduca alla conoscenza approfondita del contesto nel quale si inseriscono le azioni di governo territoriale e le reali dimensioni dei problemi. 2 RIFERIMENTI AL QUADRO LEGISLATIVO Con l entrata in vigore del Decreto Legislativo 11 maggio 1999, n. 152 e s.m.i., recante Disposizioni sulla tutela delle acque dall inquinamento e recepimento della direttiva 91/271/CEE concernente il trattamento delle acque reflue urbane e della direttiva 91/676/CEE relativa alla protezione delle acque dall inquinamento provocato dai nitrati provenienti da fonti agricole, è stato modificato ed innovato l approccio concettuale e metodologico delle attività di tutela e gestione delle risorse idriche. Fra le varie innovazioni, come citato all articolo 3, comma 7 del suddetto Decreto Legislativo, si richiede alle Regioni di assicurare la più ampia divulgazione delle informazioni sullo stato di qualità delle acque alla ex Agenzia per la Protezione dell Ambiente (ANPA), ora Agenzia per la Protezione dell Ambiente e per i Servizi Tecnici (APAT), trasmettendo i dati conoscitivi e le informazioni relative all attuazione del Decreto Legislativo. Le modalità per la trasmissione di tali informazioni sono state ulteriormente chiarite e specificate attraverso il Decreto Ministeriale n. 198, del 18 settembre 2002 e il Decreto Ministeriale n. 152, del 19 agosto In questo ultimo Decreto Ministeriale al punto 4 dei Criteri generali, si individuano nei Punti Focali Regionali (PFR), una volta resi operativi, gli attori deputati alla trasmissione delle suddette informazioni. Inoltre nel Decreto Ministeriale n. 198, del 18 settembre 2002, così come previsto all articolo 3, comma 7 del Decreto Legislativo 152/99, sono stati individuati e disciplinati anche i casi in cui le Regioni sono tenute a trasmettere al Ministero dell Ambiente e della Tutela del Territorio i provvedimenti adottati ai fini delle comunicazioni all Unione europea o in ragione degli obblighi internazionali assunti. Gli obblighi informativi disciplinati nel DM 198/2002 riguardano: Acque a specifica destinazione; Disciplina degli scarichi; Protezione delle acque dall inquinamento provocato dai nitrati provenienti da fonti agricole; mentre nel DM 152/2003 vengono disciplinati i seguenti obblighi informativi: Caratterizzazione dei bacini idrografici e analisi dell impatto esercitato dall attività antropica; Caratteristiche dei corsi d acqua superficiali; Caratteristiche delle acque lacustri; Caratteristiche delle acque costiere; Caratteristiche delle acque di transizione; 2/72

3 Caratteristiche dei corpi idrici artificiali; Caratterizzazione delle acque sotterranee; Aree di salvaguardia delle acque superficiali e sotterranee destinate al consumo umano; Zone vulnerabili da prodotti fitosanitari. Nello stesso articolo 3, comma 7 del Decreto Legislativo 152/99, si afferma inoltre che APAT, nell ambito del Sistema informativo nazionale ambientale, ha il compito di elaborare a livello nazionale le informazioni ricevute dalle Regioni trasmettendole ai Ministeri interessati e al Ministero dell Ambiente e della Tutela del Territorio anche per il successivo invio alla Commissione europea. 3 SPECIFICHE TECNICHE 3.1 Caratteristiche generali e architettura del sistema L architettura del Sistema Informativo Geografico Web Oriented è stata interamente concepita utilizzando strutture software di tipo Open Source, consentendo così un notevole abbattimento dei costi di realizzazione e gestione del sistema e, contemporaneamente, rispettando gli stessi standard qualitativi richiesti nei sistemi prettamente commerciali. La sua funzionalità è basata sulle seguenti scelte progettuali: Suddivisione del sistema in sottosistemi (moduli funzionali software + hardware) in grado di garantire le diverse esigenze di acquisizione, archiviazione, consultazione ed elaborazione dei dati territoriali in modo integrato e distribuito. Struttura modulare delle funzioni fornite dai sottosistemi in modo da permettere una crescita graduale dell'intero sistema per soddisfare esigenze future; Interfaccia utente di tipo GUI (Graphic User Interface) estremamente semplice ed intuitiva basata su strumenti grafici di facile utilizzo (mouse, finestre, icone, menu, ecc.); Apertura verso altri sistemi mediante la possibilità di collegamenti in rete (locale, geografica, ecc.). La strategia globale del progetto adotta un approccio di tipo integrato internet-intranet e client/server - browser nello sviluppo dei sottosistemi. Tale scelta presenta numerosi vantaggi: le applicazioni funzionano indifferentemente su una Intranet, su di una Extranet ed ovviamente su Internet; un applicazione a pagine Web è facilmente installabile: le pagine non devono essere installate individualmente sui singoli client poiché è il Web browser che le richiede al Web server; l interfaccia utente è unica (quella del Web browser); 3/72

4 le applicazioni sono indipendenti dalla piattaforma hardware poiché il Web browser, ad esempio Netscape, gira indifferentemente sia su Windows che su Unix. Tale soluzione fornisce un metodo estremamente agile per integrare al sistema gli Enti esterni (Regione, Provincia, Comuni, Autorità di Bacino, ecc.), coinvolti nei processi autorizzativi e nell aggiornamento delle basi dati, in quanto non occorre installare alcun hardware o software, ma semplicemente effettuare una connessione Internet al sito del sistema ed entrare nel gruppo chiuso d utenti relativo fornendo la necessaria identificazione ed autenticazione. Ancora, semplifica drasticamente il lavoro di installazione e manutenzione delle versioni di aggiornamento, diminuendo i costi di impianto e di esercizio ed innalzando il tempo di disponibilità del sistema. Ovviamente, il software di gestione delle basi dati deve essere interfacciato con il web, in quanto l'interazione con l'utente o con alcuni sottoinsiemi di utenti non avviene mediante schermate sotto Windows, ma attraverso pagine grafiche presentate dal browser tipico di accesso ad Internet (Internet Explorer o Netscape). Le componenti fondamentali dell architettura sono rappresentate dai due elementi caratteristici dei sistemi GIS, ossia motore cartografico e database. Il motore cartografico è rappresentato dal software open source MapServer, il database (a cui è affidata l organizzazione dei dati geografici e alfanumerici) è rappresentato da PostgreSQL, con estensione PostGIS per la gestione degli oggetti spaziali. La costruzione della struttura web per l interazione con il sistema è stata implementata mediante l utilizzo del linguaggio di programmazione web (anch esso di tipo open source) PHP. 4/72

5 Schema dell architettura generale del sistema INTERNET UTENTE 1 UTENTE 2 SERVER HTTP MAPSERVER INTERPRETE PHP DB CARTOGRAFICO E ALFANUMERICO (PostgreeSQL e PostGIS) UTENTE N 3.2 Mapserver MapServer è un ambiente di sviluppo OpenSource per la visualizzazione e la consultazione di dati provenienti da sistemi GIS attraverso internet (WebMapping). MapServer supporta le specifiche web dell Open Geospatial Consortium, che è l organizzazione intenazionale nonprofit per lo sviluppo degli standard dei servizi geospaziali. E stato inizialmente sviluppato dalla University of Minnesota (UMN) nell ambito del progetto ForNet sostenuto dalla NASA insieme al Minnesota Department of Natural Resources. Successivamente il suo sviluppo è continuato con un altro progetto della NASA: il progetto TerraSip. Attualmente MapServer è in continua crescita, diffuso in ogni parte del mondo da un numero sempre crescente di sviluppatori e supportato da diversi gruppi ed organizzazioni che ne consentono una costante evoluzione. E un sistema multipiattaforma in grado di interfacciarsi con i più conosciuti database relazionali. Supporta vari linguaggi di programmazione nell utilizzo delle API scritte in linguaggio C e consente l utilizzo di diversi formati cartografici vettoriali e raster. Il motore principale è un programma CGI (Common Gateway Interface) che viene eseguito all interno di un Web Server e che utilizza vari file di configurazione predisposti in appositi formati (Map File, Template, ecc). Il suo funzionamento è il seguente: Il server riceve una richiesta contenente, come parametro inviato tramite l'indirizzo URL, il nome del file di configurazione di una mappa ed eventuali altre preferenze. MapServer 5/72

6 risponde o inviando direttamente l'immagine della mappa o copiando il file sul sistema locale e inviando in risposta al cliente un file HTML contenente le principali informazioni sulla mappa prodotta (indirizzo URL della carta, nuovo extent, nuova scala, etc.) Il formato della pagina HTML di risposta è modificabile a piacimento dall'utente, si parla di pagine template. Meccanismo di funzionamento di MapServer con utilizzo di template HTML. In questo scenario non vi è memoria sul programma MapServer delle precedenti richieste. Tutte le informazioni sulla mappa sono continuamente inviate avanti e indietro dal cliente al server grazie al meccanismo di templating. La resa di una carta di MapServer si basa su tre elementi: il file di configurazione della carta richiesta i layer contenuti in formati vari eventuali modifiche inviate via l'url di chiamata Il file di configurazione è un semplice file di testo contenente delle parole chiavi che permettono di identificare gli elementi di configurazione della mappa. Il seguente è un esempio di file di configurazione che definisce una carta contente un solo layer di tipo linea chiamato "fiumi". MAP NAME prov_ts STATUS ON SIZE EXTENT SHAPEPATH "../data" UNITS meters WEB TEMPLATE "../templates/all.xml" 6/72

7 IMAGEPATH "C:\progetti\schede\schede\schedeWeb\tempImages\" IMAGEURL "tempimages/" END # END_WEB END LAYER NAME fiumi STATUS ON DATA fiumi TYPE LINE CLASS SYMBOL 0 NAME "fiumi" COLOR SIZE 2 END # END_CLASS END # END_LAYER MapServer fornisce un potente meccanismo di personalizzazione di una carta che consiste nella modifica del file di configurazione di una mappa tramite passaggio di parametri inviati con la richiesta URL. Si tratta di una vera è propria sintassi, a volte difficile da applicare, che si basa sull'annidamento degli elementi del file di configurazione. Ecco un esempio di chiamata che richiede la mappa chiedendo la modifica del colore utilizzato per la resa del layer "fiumi". = Le applicazioni basate su MapServer necessitano dei seguenti componenti: 1. il software MapServer (reperibile all indirizzo mapserver.gis.umn.edu); 2. un server HTTP (Apache, IIS o altri); 3. un file di configurazione (Mapfile) che controlli il modo in cui MapServer gestisce i dati; 4. un file di template (modello) per il controllo dell interfaccia utente nella finestra del browser; 5. un insieme di dati GIS. MapServer rende disponibili funzionalità di zoom in, zoom out, pan, info (accesso alle informazioni testuali relative all oggetto selezionato, contenute nel database), georeferenziazione (restituzione delle coordinate di un punto sulla mappa), calcolo della distanza fra due punti. 7/72

8 Mappa base Zoom dell'area selezionata 3.3 PostGIS: il database geografico Open Source Il database geografico, o geodatabase, è ormai una componente essenziale per le applicazioni GIS più complesse, in particolare nei gruppi di lavoro grandi ed eterogenei. In questo campo, la soluzione Open Source più potente ed affidabile è PostGIS ( un estensione del batabase relazionale PostgreSQL per l archivio e la gestione dei dati geografici. E un database che, fondandosi su standard OGC, si pone come ottima soluzione per chi ricerchi l interoperabilità tra applicazioni desktop, analitiche e Web nel campo del GIS. Permette l accesso multiutente a grandi moli di dati, sia geografici che alfanumerici e la gestione delle relazioni tra di essi, garantendone l integrità. Permette la gestione dei dati tridimensionali e si incammina verso quella dei aster. I GIS è per definizione basato su un database di tipo geografico. Lo schema classico delle applicazioni desktopgis ci ha abituati ad avere un unico strumento pensato sia per la visualizzazione dei dati che per la relativa archiviazione su file. Nel caso dei vettoriali uno dei modelli più utilizzati ( ad esempio il formato ESRI Shape file) è quello in cui i dati vengono divisi in tre parti (e rispettivi file ): una tabella per le geometrie (ad esempio file.shp), una per gli attributi (ad esempio file.dbf) ed una per gli indici delle relazioni fra le prime due (ad esempio file.shx). Questo tipo di schema può dimostrarsi vincente per risolvere scenari d uso in cui l interazione con l applicazione sia affidata ad un unico utente ma, quando gli utenti che accedono alla base dati sono più di uno, si sente la necessità di rivolgersi a sistemi di database più evoluti quali i DBMS (Database Management System). I DBMS forniscono un interfaccia verso il database che permette l accesso multiutente a grandi quantità di dati garantendone l integrità. L interfaccia fondamentale al database è il linguaggio SQL (Structured Query Language), un linguaggio standard, semplice da apprendere che permette di effettuare operazioni di selezione, inserimento, modifica, calcolo, applicazione di funzioni, ecc., su una banca dati costituita da tabelle in relazione tra loro 8/72

9 L architettura di un data base geografico si distingue da quella dei database classici per il tipo di dato che deve gestire: il dato geografico. Pertanto, la prima cosa richiesta ad un DBMS che volesse andare in questa direzione era una struttura in grado di gestire questa tipologia di dati. Era necessario, non solo definire la struttura del dato geografico, ma anche arricchire il linguaggio SQL con funzionalità in grado di calcolare la distanza fra due punti o l area di un poligono su uno spazio bidimensionale e/o tridimensionale, oppure di effettuare la conversione da un sistema di riferimento ad un altro, ecc. Questo ha potenziato enormemente anche le possibilità offerte nell incrocio con dati alfanumerici. L Open Geospatial Consortium (precedentemente chiamato Open GIS Consortium; ha elaborato grazie alla collaborazione di 5 grandi aziende: due nel settore GIS (ESRI e MalInfo) e tre in quello database (IBM, Informix e Oracle) un documento relativo agli standard per i formati dei dati geografici, pubblicato nel maggio del Il documento dell OGC definisce: Quali tabelle debbano essere sempre presenti in un DBMS con estensioni geografiche (tabella delle geometrie e tabella dei sistemi di riferimento); La tipologia di geometrie da archiviare denominate Simple Features (point, line, polygon, ecc.) offrendo due possibili schemi: uno testuale (che occupa maggior spazio ma di facile lettura) denominato (Well Know Text); uno binario (con caratteristiche opposte al primo) denominato WKB (Well Know Binary); L insieme delle istruzioni SQL di analisi geografica. Questo documento è divenuto il punto di riferimento per le estensioni delle funzioni SQL Spatial di qualsiasi DBMS. 3.4 PostGIS e PostgreSQL Nel 2001 l azienda canadese Refractions di Victoria, British Columbia ( specializzata nello sviluppo di applicazioni GIS, ebbe l esigenza di fare uso di un DBMS con estensioni geografiche. A questo scopo avviò un indagine delle soluzioni presenti sul mercato e, dopo aver riscontrato che tutte le alternative nei sistemi proprietari erano, o estremamente costose, o particolarmente lente, o prive di possibilità di espansione o, in alcuni casi, una combinazione di queste caratteristiche, decise di creare un software ex novo. La scelta cadde su PostgresSQL che, oltre a vantare anni di sviluppo ed una grossa comunità, permetteva (e permette tuttora) ad un programmatore di creare velocemente nuove estensioni. La nuova applicazione fu chiamata PostGIS. Inoltre, come risulta dal documento di valutazione dei database Open Source fatto da Fabalabs. PostgreSQL offre alcune caratteristiche molto interessanti: - Si tratta di uno dei pochi DBMS in grado di supportare un numero molto grande di 9/72

10 tipi di dati binari e testuali, - Permette di gestire database molto grandi anche su sistemi operativi con capacità limitate; - Offre funzionalità quali la replicazione dei dati, load balancing, uso di multiprocessori e cluster; - Ha diverse modalità di autentificazione crittografate. Per numerosi anni lo sviluppo di PostgreSQL si è concentrato verso i sistemi operativi UNIX-LIKE (Solaris, Linus, HPUX, FreeBSD, ecc.) anche se era disponibile su Windows attraverso cygwin (un ambiente Linus-like per Windows). A partire dalla versione 8.0 (recentemente rilasciata) PostgresSQL gira in maniera nativa sui sistemi Microsoft (a partire da windows 2000). La scelta, effettuata da Refractions, di fare di PostGIS un software aperto ne ha permesso la crescita esponenziale al punto da ricoprire il 100% delle funzionalità SQLSpatial indicate dal documento dell OGC. Negli anni si è formato un gruppo di sviluppo molto attivo (da qualche anno anche un italiano Sandro Santilli è entrato tra gli sviluppatori in maniera talmente attiva da essere stato assunto dalla Refractions stessa) che ha portato ad importanti innovazioni. E da sottolineare inoltre la collaborazione con l azienda canadese VividSolutions per l integrazione di un importante pacchetto (Java Topology Suite) per l analisi di dati vettoriali. Una volta applicate le estensioni PostGis ad un database si ha a disposizione una struttura dati per l archiviazione di geometrie (e quindi di dati vettoriali) secondo le specifiche Simple Features (come visto precedentemente). Queste specifiche permettono l archiviazione di 7 tipi diversi di dato: POINT (punto), LINESTRING (linea), POLYGON (poligono), MULTYPOINT (collezione dei punti), MULTILINESTRING (collezione di linee), MULTYPOLYGON (collezione di poligoni), GEOMETRYCOLLECTION (collezione di geometrie di vario tipo). Ogni tipo ha una propria sintassi che permette l archiviazione della coordinate sia su piani bidimensionali (quindi x e y) sia su piani tridimensionali (x, y e l altitudine z). Per esempio, nel caso di un POINT: coordinate piano 2D POINT (0 0) Coordinate piano 3D POINT (0 0 0 ) Ogni record di dati viene arricchito dal prefisso SRID (Spatial Reference ID), variabile che indica il sistema di riferimento nel quale sono archiviate le geometrie. Il valore attribuito a SRID è scelto tra quelli presenti nella tabella spatial_ref_sys (Fig.2), create di defaul in ogni database geografico. In caso di SRID ignoto si usa l indice -1. Riportiamo qui di seguito un esempio di archiviazione delle coordinate di un punto su un piano bidimensionale secondo il sistema di riferimento Gauss-Boaga ovest: 10/72

11 SRID=26591, POINT (2455, ,32). La forma dell archivio dei dati lascia subito intendere un aspetto molto interessante delle funzionalità SQLimplementate da PostGIS: la possibilità di calcolare misure in ambiente sia bidimensionale che tridimensionale e in relazione al sistema di riferimento scelto. Per ottimizzare la performance del database è utile associare, alla tabella che contiene i dati GIS, un indice di tipo GIST (Generalized Search Tree). Riportiamo qui un esempio di creazione dell indice: CREATE INDEX nome_indice ON nome_tabella USING GIST (colonna_geometrie GIST_GEOMETRY_OPS). Si tratta di un comando SQL pertanto l istruzione va eseguita o da una shell postgres o da un tool di amministrazione di postgres che permetta l esecuzione di comandi SQL. Alcuni client grafici o Web facilitano l uso del datadase aiutando l utente nella scrittura dell SQL o, in alcuni casi, permettendogli di fornire comandi in modo grafico ed traducendoli in linguaggio SQL da inviare al database questo vale per la creazione degli indici ma anche la maggior parte delle funzionidel database. L inserimento dei dati geografici può avvenire secondo due modalità: - Creazione di comandi SQL secondo la sintassi Simple Features; - Importazione dei dati attraverso tool testuali o grafici. Nel caso in cui si utilizzi direttamente un istruzione SQL occorre prima creare una tabella secondo la sintassi classica. CREATE TABLE punti (ID int4, DESCRIZIONE varchar (40)); e aggiungere a questa il campo corrispondente alla colonna dei dati geografici secondo questa sintassi: SELECT AddGeometryColum ( nome_tabella, colonna_geometrie, srid, tipo_geometria, dimensione); dove: nome_tabella = nome della tabella a cui applicare le geometrie; colonna_geometrie = nome del campo che dovrà contenere il dato geometrico; srid = id della tabella con i sistemi di riferimento (se ignoto:-1); tipo_geometria = uno dei 7 valori di simple features (POINT, LINESTRING, ecc.); dimensione = 2 per le geometrie bidimensionali, 3 per quelle tridimensionali. L inserimento delle singole geometrie avviene poi, secondo le classiche istruzioni SQL di INSERT in cui, l istruzione legata alla geometria segue lo schema WKT. Esempio: INSERT INTO nome_tabella (colonna_geometrie, descrizione) values ( SRID=-1, POINT (0 0 0) Punto inserito ). 11/72

12 In alternativa alle istruzioni SQL, PostGIS offre il tool di importazione di file in formato ESRI shapelife shp2pgsql che crea in automatico tutto l SQL necessario. In questo caso, se non definita dall utente, la colonna con le geometrie prende di default il nome the_geom. 3.5 Le query PostGIS Per descrivere tutte le query possibili con PostGISe le combinazioni che si possono ottenere grazie alle potenzialità di PostgreSQL/PostGIS non è lo scopo di questo manuale operativo. Ci limitiamo quindi a riassumere le funzioni di maggior interesse del sistema proposto ed implementato dalla SOGESID per del Sistema Informativo progettato per assolvere alle funzioni di supporto al Piano di Tutela delle Acque all interno del SIRA. Le funzionalità PostGIS sono classificabili in categorie: Funzioni di base Permettono la creazione/eliminazione di colonne geometriche e l attribuzione dei dati ad un determinato sistema di riferimento. Funzioni di relazioni fra geometrie Variano dal calcolo della distanza fra due geometrie, alla verifica della eventuale sovrapposizione, intersezione, inclusione,ecc. tra forme geografiche distinte. Funzioni di calcolo sulle geometrie Permettono di calcolare area, perimetro, buffer, centroide, ecc., di una data geometrica. Permettono inoltre di effettuare operazione di unione e sottrazione tra geometrie. Funzione di informazioni sulle geometrie Attraverso di esse è possibile conoscere il tipo di geometria presente in un dato campo, l ID del sistema di riferimento utilizzato, le coordinate dell ultimo punto di una geometria, il numero di punti contenuti, il valore x o y o z di un dato record, ecc.. Permettono inoltre di visualizzare i dati geografici in formato WKB quando siano archiviati in WKT,e viceversa (rendendo, ad esempio, intelligibili i dati geografici archiviati in formato binario). Funzioni di creazioni di geometrie permettono di creare dati geometrici e di archiviarli in formato standard OGC a partire da un insieme di coordinate. Questo permette di trasformare in un database geografico un database alfanumerico in cui le coordinate dei punti siano, ad esempio, archiviate in due campi x e y. Oltre alle funzioni sopra descritte, e che fanno parte di quelle standard OpenGIS, PostGIS ha numerose funzioni avanzate. Ne riassumiamo per brevità alcune tra le più importanti. Funzioni di calcolo di misure permettono di calcolare le aree, i perimetri, le lunghezze, gli sferoidi,ecc., in relazione al sistema di riferimento e al tipo di piano (bidimensionale o tridimensionale). 12/72

13 Funzioni di output attraverso queste funzioni è possibile trasformare le geometrie dal formato WKTal formato WKB (e viceversa),esportarle verso formati XML quali l SVG (Scalable Vector Graphics; un XML per la creazione di geometrie su browser definito dal W3C) o il GML (Geographics Markup Language; un XML, definito dall OGC, per l archiviazione di dati GIS). Funzioni di modifica delle geometrie Permettono di manipolare le geometrie effettuando ad esempio operazioni di semplificazione (tramite l algoritmo Douglas-Peuker), di traslazione, di inversione, di conversione da un sistema di riferimento ad un altro, ecc. Oltre a queste ci sono funzioni che forniscono informazioni strettamente legate a PostGIS; ad esempio permettendo di verificarne la versione, le opzioni (ad esempio se la versione in uso offre il supporto GEOS e/o PROJ), ecc. Numerosi operatori logici infine (di eguaglianza, sovrapposizione, ecc.) permettono di effettuare confronti sia tra le geometrie che tra i risultati di query anche complesse (fig. 5). Queste e numerose altre informazioni si possono trovare tra la documentazione ufficiale del programma ( 3.6 L Hypertext Preprocessor (PHP) Il PHP è un linguaggio di programmazione Open Source utilizzato prettamente in ambito web. Tecnicamente parlando, il suo interprete che risiede sul server http, esegue il codice annidato nelle pagine HTML richieste, e genera al volo la pagina da inviare al client in base al risultato di una o più query rivolte al DBMS PostgreSQL o al motore grafico di MapServer. Grazie ad esso, sia la fruizione dei servizi presenti nel GIS che la modifica delle informazioni esistenti, nonchè l inserimento di nuove, sono gestite attraverso un interfaccia Web standard, che garantisce l'accesso e l'aggiornamento dei dati da qualsiasi browser internet (Internet Explorer, Netscape, ecc.) in ambiente intranet/internet, previo riconoscimento dell utente mediante autenticazione con UserID e Password. 4 FUNZIONALITA DEL SISTEMA 4.1 Il software applicativo Il software è articolato in un ambiente integrato di acquisizione, archiviazione, consultazione ed elaborazione di dati territoriali ed ambientali a supporto di tutte le attività di pianificazione e controllo. Le informazioni relative agli elementi idrografici, naturali e artificiali, compresi fiumi, laghi, acque di transizione, bacini artificiali, acquiferi, canali e altri corpi idrici, eventualmente sotto forma di reti e collegati ad altre reti. Bacini e sottobacini idrografici ai sensi del D.L.vo 152/99 e s.m.i. con particolare attenzione a quanto previsto della direttiva 2000/60/CE, gestiti dal software sono le seguenti: Area di salvaguardia delle acque destinate al consumo umano 13/72

14 Area designata per assicurare, mantenere e migliorare le caratteristiche qualitative delle acque da destinare al consumo umano. Le aree di salvaguardia si dividono in zone di tutela assoluta, zone di rispetto e zone di protezione. Le zone di tutela assoluta e le zone di rispetto si riferiscono alle sorgenti, ai pozzi e ai punti di presa; le zone di protezione si riferiscono ai bacini imbriferi e alle aree di ricarica delle falde (DPR 236/88, art.4) Acque di transizione Sono acque di transizione le acque delle zone di delta e le acque di lagune e di stagni costieri. Sono significative le acque delle lagune e degli stagni costieri. Le zone di delta vanno invece considerate come corsi d acqua superficiali (Dlgs 152/99 All. 1, punto 1.1.4) Area sensibile (Dlgs 152/99 art.18 e All. 6): si considera area sensibile un sistema idrico classificabile in uno dei seguenti gruppi: laghi naturali, altre acque dolci, estuari e acque del litorale già eutrofizzati, o probabilmente esposti a prossima eutrofizzazione, in assenza di interventi protettivi specifici; acque dolci superficiali destinate alla produzione di acqua potabile che potrebbero contenere, in assenza di interventi, una concentrazione di nitrato superiore a 50 mg/l (stabilita conformemente alle disposizioni pertinenti della direttiva 75/440 concernente la qualità delle acque superficiali destinate alla produzione d acqua potabile;) aree che necessitano, per gli scarichi afferenti, di un trattamento supplementare al trattamento secondario al fine di conformarsi alle prescrizioni previste dalla presente norma; i laghi posti ad un altitudine sotto i m sul livello del mare e aventi una superficie dello specchio liquido almeno di 0,3 km2; i corsi d'acqua afferenti ai laghi di cui all allegato 6, per un tratto di 10 chilometri dalla linea di costa del lago; Area Speciale Porzione di territorio regionale, con caratteristiche peculiari, designata dalla Regione. Si dividono in: area sensibile, area di salvaguardia delle acque destinate al consumo umano, zona vulnerabile da nitrati di origine agricola, zona vulnerabile da prodotti fitosanitari Bacino Idrogeologico Superficie dalla quale le acque meteoriche, di fusione delle nevi e dei ghiacciai defluendo in superficie ed in profondità, si raccolgono in un corpo idrico sotterraneo. Un bacino idrogeologico può essere rappresentato e suddiviso in: bacino idrogeologico ristretto relativo alle sole aree di ricarica diretta, non protette secondo i termini delle Linee Guida per la tutela delle acque destinate al consumo umano (40 anni), delle formazioni geologiche che ospitano il corpo idrico 14/72

15 bacino idrogeologico efficace relativo ad aree che sulla base di studi idrogeologici ed idrochimici ed idrogeologici, anche quantitativi, contribuiscono in modo effettivo alla alimentazione del corpo idrico bacino idrogeologico allargato relativo a tutte le aree di ricarica, sia dirette interne al corpo idrico sotterraneo che indirette come le aree di ricarica di corpi idrici sotterranei comunicanti o le comunicazioni con le acque superficiali compresi i bacini idrografici relativi Bacino Idrografico Territorio dal quale il deflusso superficiale di acque pluviali o di fusione delle nevi e dei ghiacciai si raccoglie in un determinato corso d acqua, nonché il territorio che può essere allagato dalle acque del medesimo corso d acqua, ivi compresi i suoi rami terminali con le foci in mare od entro un area di drenaggio endoreico; qualora un territorio possa essere allagato dalle acque di più corsi d acqua, esso si intende ricadente nel bacino idrografico con la superficie maggiore (art. 1, comma 3, lett. D della Legge 183/89). Si intende quindi il bacino di primo ordine, cioè un bacino il cui corso d acqua principale sfocia direttamente a mare (o entro un area di drenaggio endoreico) ed il litorale marittimo prospiciente. Il bacino idrografico a volte corrisponde all area di pertinenza di una Autorità di bacino, altre volte corrisponde solo ad una porzione dell intera area di pertinenza dell Autorità stessa. Inoltre i bacini sono superfici contigue che non si intersecano mai le une con le altre. Ogni corpo Idrico Superficiale deve appartenere ad un solo bacino Idrografico. Nei casi in cui sia difficile attribuire ad un solo Bacino Idrografico un Corpo Idrico Superficiale, nelle more del recepimento della direttiva 2000/60, si possono attribuire convenzionalmente ad una area più vasta solamente i Tratti Marino Costieri e i Canali Artificiali. Questa area più vasta o distretto deve essere un aggregazione di bacini idrografici e deve essere corredata da una lista dei bacini idrografici di cui è composta Canale Artificiale Un alveo, prevalentemente opera dell'uomo, in cui scorre dell'acqua generalmente per utilizzi irrigui o scolanti, industriali, navigabili, ecc Corpo Idrico Sotterraneo (Direttiva 60/2000 art. 2 punto 12) Un volume distinto di acque sotterranee contenute da una o più falde acquifere Corpo idrico superficiale - Direttiva 2000/60/CE Un elemento distinto e significativo di acque superficiali, quale un lago, un bacino artificiale, un torrente, fiume o canale, parte di un torrente, fiume o canale, acque di transizione o un tratto di acque costiere. La Home Page del software è la seguente: 15/72

16 La Banca Dati La costituzione della Banca Dati integrata (cartografia di base, mappe tematiche e dati alfanumerici) con relativo data entry di tipo grafico ed alfanumerico per le informazioni non reperibili in formato digitale I Moduli Applicativi La struttura del software applicativo è modulare ed indipendente dalla piattaforma hardware. E quindi in grado di garantire sia una arricchimento graduale delle funzioni al crescere delle esigenze delle unità organizzative coinvolte che eventuali migrazioni hardware. Il software consente: La gestione dell anagrafe dei corpi idrici: 16/72

17 Bacini idrografici Elenco bacini esistenti Scheda di gestione delle caratteristiche anagrafiche del bacino selezionato 17/72

18 Acque di transizione Elenco corpi idrici esistenti Scheda di gestione delle caratteristiche anagrafiche del corpo idrico selezionato 18/72

19 Acque marino costiere Elenco corpi idrici esistenti 19/72

20 Scheda di gestione delle caratteristiche anagrafiche del corpo idrico selezionato 20/72

21 Corsi d acqua superficiali Elenco corpi idrici esistenti 21/72

22 Scheda di gestione delle caratteristiche anagrafiche del corpo idrico selezionato Laghi naturali Elenco corpi idrici esistenti Scheda di gestione delle caratteristiche anagrafiche del corpo idrico selezionato 22/72

23 Laghi artificiali/serbatoi Elenco corpi idrici esistenti Scheda di gestione delle caratteristiche anagrafiche del corpo idrico selezionato 23/72

24 Reticolo idrografico Elenco corpi idrici esistenti Scheda di gestione delle caratteristiche anagrafiche del corpo idrico selezionato 24/72

25 La gestione dei dati relativi alle stazioni di monitoraggio (con funzioni di esportazione dati in Excel): Acque di transizione Elenco stazioni di monitoraggio esistenti Caratteristiche della stazione di monitoraggio selezionata 25/72

26 Acque marino costiere Elenco stazioni di monitoraggio esistenti Caratteristiche della stazione di monitoraggio selezionata 26/72

27 Corsi d acqua superficiali Elenco stazioni di monitoraggio esistenti Caratteristiche della stazione di monitoraggio selezionata 27/72

28 Sezioni di misura della portata su corsi d acqua superficiali Elenco stazioni di monitoraggio esistenti Caratteristiche della stazione di monitoraggio selezionata 28/72

29 Laghi naturali Elenco stazioni di monitoraggio esistenti Caratteristiche della stazione di monitoraggio selezionata 29/72

30 Laghi artificiali/serbatoi Elenco stazioni di monitoraggio esistenti Caratteristiche della stazione di monitoraggio selezionata 30/72

31 Acque ad uso potabile Elenco stazioni di monitoraggio esistenti Caratteristiche della stazione di monitoraggio selezionata 31/72

32 Acque per la vita dei molluschi Elenco stazioni di monitoraggio esistenti Caratteristiche della stazione di monitoraggio selezionata 32/72

33 Acque per la vita dei pesci Elenco stazioni di monitoraggio esistenti Caratteristiche della stazione di monitoraggio selezionata 33/72

34 Acque sotterranee Elenco stazioni di monitoraggio esistenti Caratteristiche della stazione di monitoraggio selezionata 34/72

35 L acquisizione e gestione dei dati per la valutazione della qualità dei corpi idrici: Analisi sulle acque di transizione La gestione è relativa a tre tipi di analisi: acqua, biota e sedimenti, organizzati secondo la data di campionamento e raggruppati per mese e anno. Ogni categoria è a sua volta suddivisa in altre sottocategorie in base alle tipologie dei parametri, ossia: acqua: parametri di base con profili verticali sulla colonna d acqua, parametri addizionali, zooplancton e fitoplancton; biota: composti organoclorurati, metalli pesanti ed altri parametri, idrocarburi policiclici aromatici, relativi sia al bioaccumulo su mytilus galloprovincialis che tapes philippinarum; sedimenti: analisi chimiche (raggruppate per composti organoclorurati, metalli pesanti, idrocarburi ed altri parametri) e saggi biologici. Elenco stazioni e caratteristiche del prelievo effettuato sulla stazione selezionata 35/72

36 Analisi sui campioni d acqua 36/72

37 Analisi sul biota 37/72

38 Analisi sui sedimenti Analisi acque marino costiere La gestione è relativa a tre tipi di analisi: acqua, biota e sedimenti, organizzati secondo le date di campionamento e raggruppati per anno e mese. Ogni categoria è a sua volta suddivisa in altre sottocategorie, ossia: acqua: parametri di base con profili verticali sulla colonna d acqua e giudizio di qualità TRIX relativo alle risultanze analitiche della singola campagna, parametri addizionali, zooplancton e fitoplancton; biota: I.B.E., test di tossicità e test di accumulo; sedimenti: organici ed inorganici, saggi biologici. Elenco stazioni e caratteristiche del prelievo effettuato sulla stazione selezionata 38/72

39 Analisi sul biota 39/72

40 Analisi sui campioni d acqua e giudizio di qualità risultante 40/72

41 Analisi sui sedimenti 41/72

42 Analisi acque superficiali La gestione è relativa a tre tipi di analisi: acqua, biota e sedimenti, organizzati secondo le date di campionamento e raggruppati per anno e mese. Ogni categoria è a sua volta suddivisa in altre sottocategorie, ossia: acqua: parametri di base e parametri addizionali; biota: I.B.E. con calcolo del giudizio di qualità relativo alla singola campagna, test di tossicità e test di accumulo; sedimenti: organici ed inorganici, saggi biologici. Elenco stazioni e caratteristiche del prelievo effettuato sulla stazione selezionata 42/72

43 Analisi sui campioni d acqua 43/72

44 Analisi sul biota e giudizio di qualità risultante Analisi sui sedimenti Misure di portata sulle acque superficiali 44/72

45 Elenco stazioni di misura e caratteristiche delle portate rilevate sulla stazione selezionata Dati analitici della misura effettuata 45/72

46 Dati analitici sulla verticale selezionata Dati analitici del punto di misura selezionato Analisi acque laghi naturali e artificiali La gestione è relativa a tre tipi di analisi: acqua, biota e sedimenti, organizzati secondo le date di campionamento e raggruppati per anno e mese. Ogni categoria è a sua volta suddivisa in altre sottocategorie, ossia: acqua: parametri di base e parametri addizionali; biota: benthos, test di tossicità e test di accumulo; sedimenti: organici ed inorganici, saggi biologici. 46/72

47 Elenco stazioni e caratteristiche del prelievo effettuato sulla stazione selezionata Analisi sul campione d acqua 47/72

48 Analisi biota 48/72

49 Analisi sui sedimenti 49/72

50 Analisi acqua destinata alla produzione di acqua potabile Elenco stazioni e caratteristiche del prelievo effettuato sulla stazione selezionata 50/72

51 Parametri analizzati 51/72

52 Analisi acque destinate alla vita dei molluschi La gestione è relativa a tre tipi di analisi: acqua, mitili e sedimenti, organizzati secondo le date di campionamento e raggruppati per anno e mese. Elenco stazioni e caratteristiche del prelievo effettuato sulla stazione selezionata 52/72

53 Analisi sui campioni d acqua Analisi sui mitili 53/72

54 Analisi sui sedimenti Analisi acque destinate alla vita dei pesci Elenco stazioni e caratteristiche del prelievo effettuato sulla stazione selezionata 54/72

55 Parametri analizzati Analisi acque sotterranee Elenco stazioni e caratteristiche del prelievo effettuato sulla stazione selezionata 55/72

56 Parametri analizzati e classe di qualità risultante Misure di portata sulle sorgenti (vedi misure di portata su corsi d acqua superficiali medesima gestione dati) 56/72

57 Misura dei livelli statici dei pozzi Elenco pozzi e livelli statici misurati per il pozzo selezionato, nell anno scelto Le schede per la valutazione della qualità dei corpi idrici (con esportazione dati in PDF), ottenuta mediante elaborazione dei dati archiviati secondo quanto stabilito dal quadro normativo di riferimento: Risultati del monitoraggio sulle acque marino-costiere (TRIX) 57/72

58 Giudizio medio dei valori TRIX dei due anni di monitoraggio 58/72

59 Risultati del monitoraggio sui corsi d acqua - SECA (LIM + IBE) Livello SECA risultante dai valori di analisi dei due anni di monitoraggio 59/72

60 Risultati del monitoraggio sui laghi naturali ed artificiali Giudizio di qualità medio dei valori di analisi relativi ai due anni di monitoraggio Trattamento richiesto per le acque nei due anni di monitoraggio 60/72

61 Risultati del monitoraggio sulle acque sotterranee Classe di qualità media nei due anni di monitoraggio Per tutte le schede è prevista l esportazione in PDF mediante click sull icona di Adobe Acrobat Reader, posta in alto a destra della tabella: 61/72

62 Esportazione in PDF dei risultati del monitoraggio 62/72

63 lo scambio dati con le strutture coinvolte (Amministrazioni Provinciali, PMP, Assessorati Regionali ai LL.PP. Autorità di Bacino e sezioni provinciali, ecc.) la costituzione della Banca Dati Ambiente mediante reperimento dei dati numerici già disponibili sia in ambito regionale che non, e completamento mediante attività di dataentry specifico Gestione della banca dati Sottosistema basato essenzialmente sulle funzionalità tipiche di un Server di Banche Dati e quindi a supporto di tutti gli altri sottosistemi; ha come compito fondamentale la gestione dell intero contenuto informativo del sistema integrando ed uniformando i dati provenienti dalle diverse fonti (banche dati numeriche, cartografia, mappe tematiche, supporti cartacei, ecc.). L elemento fondamentale è ovviamente costituito dalla Banca Dati Ambiente (BDA) che è in grado di gestire dati in formato alfanumerico e grafico integrati tra loro. Il modello concettuale di riferimento è quello del SINA. Essendo l'integrazione con banche dati esterne di tipo cartografico e/o alfanumerico una delle caratteristiche peculiari della BDA, saranno inoltre rispettate le direttive generali per la gestione integrata dei dati (georeferenziazione dei tematismi, connessione con cartografia di base, ecc). La struttura generale della BDA è articolata in modo tale da prevedere che i dati di attuale interesse siano classificati per tematiche in accordo alla normativa vigente in materia ambientale Acquisizione e validazione Costituisce il modulo di acquisizione e validazione dei dati prevalentemente alfanumerici da inserire nella BDA tramite postazione client di fascia medio/bassa e quindi di larga diffusione tra gli utenti abilitati all aggiornamento della banca dati. Ha lo scopo di fornire le procedure tipiche di data-entry per l inserimento, l aggiornamento e la validazione dei dati relativi ai vari comparti di competenza. Le modalità di acquisizione possono essere sia manuale che automatica tramite il caricamento di dati in formato numerico Cartografia e tematismi Sottosistema specialistico di supporto a tutti gli aspetti cartografici della BDA finalizzato essenzialmente a costituire un ambiente di lavoro per la consultazione dei tematismi di competenza e/o interesse ambientale. Costituisce il modulo per l analisi territoriale dei dati del SIRA tramite postazione client di fascia medio-alta e di minore diffusione tra gli utenti del sistema. 63/72

64 Consultazione e reporting Ha lo scopo di fornire tutti gli strumenti necessari ad una navigazione guidata con la possibilità di visualizzazione grafica ed alfanumerica interattiva delle informazioni territoriali presenti in BDA con la possibilità di effettuare stampe di lavoro o reports. Costituisce il modulo di accesso entry-level alla BDA tramite postazione web-client di fascia media e quindi di più larga diffusione tra gli utenti del sistema. Il sistema consente la stampa delle schede previste dai decreti di attuazione del D.L.vo 152/99 delle quali si riportano alcuni esempi. 64/72

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67 Esportazione dati Ai fini di una corretta valutazione e/o visualizzazione d insieme delle informazioni contenute nel Db del sistema, sono state realizzate delle routines di esportazione dati in formato Excel, in modo da consentirne l utilizzo anche in modalità off-line, ai soli utenti autorizzati. Queste procedure sono dotate di filtro per la creazione di esportazioni completamente personalizzate. 67/72

68 Il foglio Excel contenente i dati esportati 68/72

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70 Il foglio Excel contenente i dati esportati Interfacciamento dati cartografici e alfanumerici Sia la sezione cartografica del sistema che il modulo di gestione dei dati, al fine di consentire una corretta gestione dei dati, integrano un sistema di interscambio per la visualizzazione in mappa degli oggetti cartografici dal modulo di gestione dei dati, e le schede dati associate all oggetto geografico dal modulo cartografico. 70/72

71 Dal modulo di gestione al modulo cartografico 71/72

72 Dal modulo cartografico al modulo di gestione 72/72