GIPS: Componenti operativi

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1 Newsletter Update tecnologico n. 3/2007 a cura di Andrea Fiduccia, Executive Consultant, Intergraph Italia LLC GIPS Geospatial Intelligence Production System Le soluzioni integrate Intergraph GIPS Geospatial Intelligence Production System Le soluzioni GIPS di Intergraph rappresentano un ambiente completo ed integrato di prodotti per acquisire, validare, gestire e scambiare dati geospaziali definiti con specifiche rigorose come quelle della National Geospatial Intelligence Agency (NGA), del Digital Geographic Information Working Group (DGIWG) e dal Multinational Geospatial CoProduction Program (MGCP). Il sistema è flessibile, scalabile, estensibile aperto ed interoperabile quindi facilita la collaborazione tra agenzie militari e civili e le relative ditte appaltatrici. I dati possono essere acquisiti usando diverse strategie in database locali o attraverso soluzioni di tipo enterprise per gestire l intera copertura geografica interessata dal progetto. Le soluzioni GIPS forniscono l accesso diretto ai dati nei vari formati a standard industriale o militare in cui essi si trovano permettendone quindi la lettura, la visualizzazione, la modifica e l analisi senza effettuare nessun processo di conversione. Le soluzioni tecnologiche Intergraph, infatti, supportano con accesso in modalità live i formati dati sia del contesto di produzione militare e di telerilevamento che dei sistemi informativi geografici commerciali senza critiche conversioni di formato (che implicano tempi di processamento e perdite di contenuto informativo). Le soluzioni GIPS si integrano completamente con la restituzione fotogrammetrica in ambiente GeoMedia. La restituzione vettoriale (sia planimetrica che altimetrica) effettuata direttamente in ambiente GIS consente di evitare continue conversioni di formati, inserimento di attributi non in linea, definizione di simbologia e garantisce la disponibilità di strumenti per il controllo geometrico e topologico del dato in modalità dinamica.

2 La tecnologia Intergraph stante il ruolo di membro fondatore e strategico della Intergraph Corporation nell Open Geospatial Consortium e di SDIC nel Progetto INSPIRE dell EU - aderisce pienamente agli standard de-jure internazionali della GI (GML, ISO.WMS, WFS) e, più in generale, dell ITC consentendo di raggiungere l obiettivo della geospatial data & sensor fusion e cioè la capacità sia di gestire, catalogare, analizzare, sintetizzare e distribuire flussi informativi eterogenei attraverso un network decisionale capillare ed efficiente che, in contesti di produzione di banche dati geotopocartografiche, di migliorare il flusso di lavoro con abbassamento dei tempi di produzione e riduzione dei costi di manutenzione. Inoltre, l assenza di strati intermedi di software che dovrebbero gestire le varie conversioni, facilita l integrazione con altri sistemi enterprise. Le tecnologie GIPS operano in un efficiente ambiente di tipo transaction-managed che permette di gestire la revisione dei dati e le relative transazioni. Questo ambiente supporta l editing dei dati simultaneo e questo determina un notevole guadagno nella produttività. Tutte le soluzioni GIPS sono basate su GeoMedia Professional di Intergraph, piattaforma tecnologica di base, integrate da prodotti di terze parti che forniscono valore aggiunto. GIPS: Componenti operativi GIPS è composto da 4 soluzioni tutte basate su GeoMedia Professional. Le singole soluzioni sono state progettate per funzionare come prodotti autonomi, ma intergrati nella gestione di flussi end-to-end di produzione cartografica (vedi Figura 1, Figura 2 e Figura 3). GeoMedia Topographer per l acquisizione dei dati (data capture) con schemi e regole e l image processing; GeoMedia Curator per l integrazione ( Integration), l amministrazione ( Management) e la validazione ( Validation) mediante lo stesso sistema di schemi e regole usato da GM Topographer di dati prodotti mediante GeoMedia Topographer o ottenuti con altri metodi; GeoMedia Export Services per la diffusione dei dati attraverso portali web e web services o l export in formato GML; GeoMedia Cartographer per la produzione di mappe cartacee e digitali. Fig. 1: Il flusso tipo di produzione cartografica.

3 Fig. 2: Le soluzioni GIPS. Diagramma di sequenza operativa nel flusso di produzione cartografica. I dati geospaziali possono essere acquisiti e revisionati utilizzando database locali come Microsoft Access o direttamente in, IBM DB2 o SQL Server. L utente può acquisire dati bidimensionali o tridimensionali attraverso un immagine stereoscopica o tramite il modello digitale del terreno. GIPS fornisce un ricco set di comandi per acquisire, revisionare ed editare dati geospaziali all interno di un ambiente geospaziale. Il sistema genera e convalida la topologia dinamicamente durante l acquisizione del dato quindi lo stesso risulta validato in tempo reale. E incluso il controllo di qualità per assicurare che il prodotto rispetti gli standard di produzione. GIPS Solution Component Architecture Image Acquisition Image Processing Feature & Elevation Collection/ Revision Integration & Validation GI base Raster Feature Surface Web Portal Catalog & Export Services Cartographic & Digital Output -User Views of Holding -Shape//GM -Web Services -MGCP -PDF echarts -Rapid/Image Maps -Class A/Spec Maps -SVG icharts -VPF base Management KEY Core GIPS Solution External Sources DC DIM DD Capture & Image Processing Integration & Management Dissemination PG Product Generation Page 6 Fig. 3: Le soluzioni GIPS nel flusso di produzione cartografica. La Figura 3 mette in relazione i diversi componenti della soluzione GIPS a dimostrazione della copertura totale delle varie fasi progettuali/ realizzative illustrate dalla Figura 1. I flussi di lavoro e le soluzioni GIPS Il flusso generale GIPS si compone di una serie di sottoflussi che sono perfettamente integrati gli uni agli altri e che costituiscono le soluzioni per la creazione, validazione, intergrazione e distribuzione dei dati. In Figura 4 e in Figura 5 viene esplosa la funzionalità di costruzione del dato e dei processi che sono gestibili mediante GM Topographer:

4 Capture in GIPS GM Topographer Capture GeoMedia Environment GM Curator Integration and Management Access Init MGCP Schema FACC Schema Imagery Feature base FACC CIB MGCP CADRG Access GeoTIFF NITF MC&G Imagery Spatial Workspace LIVE Staging bases Existing Sources ArcShape MGE VPF TerraShare Dynamo OS 3 Fig. 4: Il flusso di produzione di database geotopocartografici gestito mediante GM Topographer Capture. Tale soluzione supporta i formati di immagine più comuni e disponibili in commercio oltre a quelli militari e fornisce un efficiente sistema di visualizzazione che usa il tiling, le overview ed i filtri spaziali per ottimizzare le prestazioni. Altre funzionalità relative alla gestione dei raster riguardano la riproiezione in real time, la conversione in altri formati, il taglio, l estrazione e l archiviazione attraverso l uso di sistemi distribuiti come Terrashare. La soluzione può essere suddivisa in due fasi: Elaborazione e gestione immagini - GM Topographer Image Ingest & Processing è l insieme di prodotti che a partire dal dato row del sensore aereo o satellitare realizza la catena di processo che, passando attraverso le fasi di triangolazione e estrazione del DTM (o mediante un DTM di riferimento), produce ortoimmagini; Fig. 5: Il flusso di produzione di ortoimmagini territoriali gestito mediante GM Topographer Image Ingest & Processing. Definizione ed implementazione DB Topografici - GM Topographer Capture è la soluzione per il data entry cartografico in ambiente GIS che ottimizza la produzione di dati a partire da ortoimmagini, da dati GIS in formati industriali e militari (utilizzati senza bisogno di conversioni di formato) e dal modello logico-fisico della banca

5 dati geotopocartografica (modellizzata come schemi e regole). La modellazione della banca dati viene demandata alla tecnologia SRS (Schema, Rules and Symbol Management), attraverso la quale si ha la possibilità di: - disegnare il proprio modello dati, definendo regole di acquisizione e di popolamento degli attributi (Fig.6); - stabilire domini di appartenenza a livello di classi e di attributi; - creare una simbologia definita per attributi, che verrà automaticamente assegnata in fase di acquisizione nell ambiente di Feature Collection Topographer; - preimpostare un set di tool di acquisizione in funzione di determinate classi di feature per ottimizzare le fasi di editing cartografico; Fig. 6: Ambiente di definizione della banca dati e delle sue regole di acquisizione e validazione. La soluzione GM Topographer è integrata e potenziata attraverso: - a livello di backoffice da Terrashare (Figura 7), il sistema di gestione, catalogazione e distribuzione di grandi banche dati di immagini territoriali. Terrashare, infatti, consente la gestione, intesa come memorizzazione e catalogazione delle banche dati di immagini da un punto di vista logico indipendentemente dalla configurazione fisica (file system, RDBMS, NAS, SAN, etc). I dati sono ottimizzati mediante un motore di tiling piramidale e distribuiti attraverso un plugin (disponibile anche per tecnologie GIS non-intergraph) e attraverso web services OGC. TerraShare Product Family Web Services Arc GIS MicroStation GeoMedia MS Windows Explorer ImageStation ImageStation Distributed Processing Web Applications TerraShare Raster TerraShare Client TerraShare Client Access Licenses TerraShare Web TerraShare Server TerraShare Advanced Server Distribution Administration & Production Fig. 7: Il sistema di backoffice per le grandi banche dati di immagini territoriali Terrashare.

6 - a livello di modulo applicativo per l incremento della produttività da VLS Feature Analyst. Feature Analyst è un applicativo prodotto da una terza parte completamente integrato in GeoMedia che sfrutta il paradigma delle reti neurali per analizzare il contenuto spettrale delle immagini satellitari ed estrarre automaticamente features vettoriali. Pertanto l operatore può incrementare la sua produttività demandando al software buona parte di un processo altrimenti rigorosamente manuale. Gli algoritmi implementati in Feature Analyst consentono sia l individuazione di singole classi tematiche, sia approcci complessi di analisi ed e- strazione multiclasse, nonché routine specifiche per le analisi di change detection e per processi di classificazione batch. Benefici Chiave di GM Topographer: - Image Ingestion gestione di immagini satellitari commerciali Ikonos, QuickBird e OrbView e gestione di formati del Remote Sensing militare; - Pre-processamento delle Immagini flussi di operazioni basati su workflows fotogrammetrici (triangolazione, ortorettifica, stereorestituzione) per la georeferenziazione di precisione; - Gestione delle Immagini il sistema di gestione delle immagini consente, già a livello di workstation, la possibilità di memorizzare dati raster e metadati in un database scalabile; - Feature Collection numerosi tools potenti e personalizzabili consentono un data entry topologico ed accurato e tuttavia efficiente ed amichevole all interno dell applicativo GIS Intergraph GeoMedia. Il successivo flusso (Figura 8) è quello della validazione dei dati prodotti rispetto alle specifiche. Questa funzionalità è articolata nelle categorie di: - Integrazione dei dati (trasformazioni tra sistemi di coordinate, conversioni tra schemi, conflation, edge matching); - Gestione dei dati in contesti di produzione distribuiti in LAN/WAN (gestione della storicizzazione, individuazione e risoluzione di conflitti e metadocumentazione); - Validazione dei dati (consistenza degli attributi, rispetto di vincoli di integrità referenziale, congruenza geometrica e topologica, analisi di qualità); - Gestione del base (schemi, utenti, istanze, etc.). Integration & Management in GIPS GM Topographer Capture Imagery Editing Environments GeoMedia Dynamo Access Preparation: Schema Remodeling Conflation GM Curator Integration and Management GeoMedia Environment Validation: Attribute Geometric Connectivity Online Revision Live Revision Spatial LIVE Workspace GM Cartographer Product Generation XML PDF Digital Hardcopy ArcMap Existing ArcShape MGE VPF Sources Dynamo OS Offline Revision Access Staging bases Post GI Formats XML Exp Web GM Export Services Dissemination 12 Fig. 8: Il flusso di validazione dei dati in GM Curator.

7 Altro fattore vincente delle soluzioni GIPS, e che esse utilizzano come database locale MS-Access e come RDBMS Server 10G in versione Standard. Infatti, le funzionalità base di gestione del dato geografico (indicizzazione spaziale R-Tree, operatori spaziali principali) sono fornite già da 10G Standard, e, di contro, le funzionalità avanzate di gestione del dato geotopocartografico (operatori topologici avanzati, tiling, etc.) sono gestite direttamente dalla piattaforma software GeoMedia e dalle soluzioni GIPS senza bisogno di middleware proprietari o di moduli RDBMS spatial aggiuntivi. Benefici Chiave di GM Curator: - Gestione storicizzata delle features - il sistema consente la gestione e la distribuzione dei dati, le transazioni in modifica dei dati e la tracciatura delle varie versioni successive dei dati attraverso un network di utenti; - Integrazione di dati tra varie sorgenti e schemi logico-fisici il componente per la generazione dei prodotti consente di realizzare dati digitali e cartografia professionale, mentre il componente per l analisi dei dati permette di gestire formati standard e catalogazione dei dati; - Aggiornamento delle banche dati geotopocartografiche la banca dati può essere aggiornata con procedure di data enhancing a partire da fonti dati eterogenee per formati su aree specifiche; - Validazione dei dati e correzione di anomalie la validazione diviene un processo continuo: real time durante la fase di data entry e in modalità asincrona attraverso meccanismi di off line database editing. Il flusso conclusivo è quello relativo alla realizzazione dei prodotti cartografici ed alla distribuzione dei dati come prodotti digitali. La soluzione GM Cartographer (Figura 9) consente di effettuare direttamente all interno dello stesso ambiente GIS di produzione e validazione: - la selezione attraverso criteri alfanumerici e spaziali di strati informativi di interesse; - processi di generalizzazione cartografica; - realizzazione di cartografia digitale mediante funzionalità di piazzamento automatico dei testi, simbolizzazione e vestizione cartografica; - esportazione in formati GIS standard (es. shapefile, MapInfo) e di interscambio (GML). Fig. 9: Il flusso di distribuzione dei dati in GM Cartographer.

8 Solution Layers GIPS Le soluzioni GIPS possono, infine, essere anche analizzate rispetto alle componenti secondo il paradigma dei Solution Layers: - COTS Base Products: sono i prodotti commerciali base per la soluzione che ne abilitano le funzionalità principali; - COTS Options: sono prodotti commerciali che, inseriti in una soluzione, le offrono funzionalità avanzate (ad es. di backoffice come Terrashare); - Prodotti di Terza Parte: sono prodotti commerciali non-intergraph, completamente integrati nelle soluzioni GIPS, per consentire funzionalità avanzate e specifiche; - Solutionware: sono applicazioni specifiche integrate nelle soluzioni che sono fornibili solo su segmenti specifici di mercato (es. Military & Intelligence) e offrono funzionalità trasversali a più di una soluzione; - Init : sono parametri, schemi, regole che supportano workflow specifici (es. MGCP); - Servizi: formazione, installazione, implementazioni. Solution Layers GM Topographer Capture Solution (DC) GM Curator Integration & Management Solution (DIM) GM Cartographer Product Generation Solution (PG) COTS Base GeoMedia Pro; GM Image; GeoDex; Base Rectifier; ImageStation Photo Manager; GM Stereo Viewer; TerraShare Personal; GM Servers GeoMedia Pro; GM Fusion; GM Transaction Manager; GeoSpatial Pipe; GM Servers GeoMedia Pro; GM Fusion; *Cartographer/ Publishing (Requires selection of one optional carto environ MapPub OR Dynamo/ DCS); VPF Export; GM Servers COTS Options TerraShare Server; GM OrthoPro; GM Stereo Feature Collection GM Fusion Dynamo; Dynamo Schema Mapping; DynaGEN MapPub Dynamo/DCS Dynamo/DTM Dynamo/DynaGEN GeoSpatial Pipe 3 rd Party Paragon components in GM Image & GM Image +, VLS AFC Solution Ware Init Image Topographer; Feature Capture Topographer; GI Toolkit SRS bases GM Access warehouse templates ; Client; FME Feature Curator; GI Toolkit SRS bases Validation Rules for MGCP Schema templates for FACC & MGCP Adobe Photoshop, LabelEZ Cartographer Toolkit (TBD but includes GM to MapPub), GI Toolkit SRS bases MCGP Verification Feature Filter Rules TLM Symbology Rules MapPub Init (More TBD) Services Training, Support, Implementation, Eng. Services Training, Support, Implementation, Eng. Services Training, Support, Implementation, Eng. Services

9 Per ulteriori informazioni si prega di contattare Intergraph Italia L.L.C: Ufficio di Milano: Strada 7, Palazzo R Rozzano Milanofiori (MI) Tel.: Fax: Ufficio di Roma: Via Sante Bargellini, 4 Web: Roma Tel.: Fax:

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