ALLEGATOA alla Dgr n del 02 dicembre 2008 pag. 1/10

Transcript

1 giunta regionale 8^ legislatura ALLEGATOA alla Dgr n del 02 dicembre 2008 pag. 1/10 PROGETTO DI RICERCA, SPERIMENTAZIONE E REALIZZAZIONE DI PROTOTIPO Premessa La Regione del Veneto e il Dipartimento di Ingegneria dell Informazione dell Università di Padova, in data , hanno sottoscritto la convenzione Per l individuazione delle metodologie informatiche di derivazione da Cartografia Tecnica Numerica del DB5k e successivamente del Db_25 IGM e per la sperimentazione delle stesse con la realizzazione di un prototipo consistente nel DB_25 IGM del Parco delle Dolomiti Bellunesi, denominato anche Progetto CARGEN. Il progetto veniva realizzato, ai sensi della legge n. 305, relativa all attuazione del programma generale della protezione della Natura (PRONAC), che disponeva il finanziamento di una serie di interventi per il Parco Nazionale delle Dolomiti Bellunesi. L attività di ricerca e sperimentazione svolta dal Dipartimento di Ingegneria dell Informazione ha visto la compartecipazione dell Istituto Geografico Militare, che in data ha sottoscritto con la Regione del Veneto l Atto Esecutivo n. 2 all'accordo Quadro, per lo svolgimento di azioni coordinate tese alla produzione del data base topografico DB_25 IGM tramite derivazione dal DB_5k.

2 ALLEGATOA alla Dgr n del 02 dicembre 2008 pag. 2/10 Figura 1. Area campione intorno al Parco Nazionale delle Dolomiti Bellunesi oggetto della sperimentazione del progetto CARGEN. I risultati del progetto CARGEN Gli obiettivi del progetto CARGEN riguardavano la derivazione cartografica ed in specifico la derivazione del DB5k a partire dalla carta tecnica regionale e la derivazione del DB25 IGM a partire dal DB5k dove il primo obiettivo era propedeutico per il raggiungimento del secondo. La derivazione del DB5k è stata operata a partire dai dati contenuti negli shapefile forniti dalla Regione Veneto ed ha richiesto quindi, in primis, l identificazione di una soluzione per la memorizzazione di tali dati che fosse più adeguata alle necessità di processo automatico ricercate

3 ALLEGATOA alla Dgr n del 02 dicembre 2008 pag. 3/10 nel progetto ed il trasferimento (la conversione) di tali dati nel nuovo formato; tale soluzione è stata identificata nella versione più recente del DBMS Oracle con estensioni spaziali, Oracle Spatial 10g. Questa conversione dei dati ha richiesto che venissero messe a punto delle procedure automatiche per il controllo della validità dei dati geometrici sorgenti e per la fusione in un unico spazio dei dati provenienti dai diversi fogli che compongono l area campione in esame. In seguito si è proceduto alla derivazione del DB5k, operazione che è stata affrontata sia dal punto di vista semantico sia dal punto di vista geometrico giacchè le differenze sussistenti tra i due diversi modelli dati del DB5k e della CTRN riguardavano entrambi questi aspetti. I risultati di questa operazione si sono concretizzati da una parte nella redazione di una accurata mappa di derivazione tra gli oggetti presenti nel modello dati della CTRN e le feature class in quello del DB5k, accompagnata dalla realizzazione di un programma automatico per l effettivo popolamento del DB a partire dalle tabelle contenenti i dati CTRN; dall altra parte nella progettazione ed implementazione di algoritmi specifici per la creazione delle geometrie richieste nel modello dati DB5k, creazione che ha richiesto più o meno complesse trasformazioni delle geometrie esistenti ma anche la creazione ex-novo di geometrie non presenti nella CTRN. Alcuni tra gli algoritmi realizzati riguardano la creazione dell area stradale, l area bagnata di corso d acqua e la sede di trasporto su ferro, la modifica delle geometrie sugli incroci, la ricostruzione della continuità lineare in geometrie spezzate. Successiva alla realizzazione del DB è stata operata una fase di consolidamento dello stesso, applicando scrupolosi controlli logico-semantici e topologici sui dati derivati: è stata quindi realizzata una procedura automatica per la verifica dei dati, accompagnata nei casi possibili da una di correzione. Figura 2. Esempi di generalizzazione della viabilità ottenuti con gli algoritmi sviluppati nell ambito del progetto CARGEN.

4 ALLEGATOA alla Dgr n del 02 dicembre 2008 pag. 4/10 Figura 3. Esempi di generalizzazione dell edificato ottenuti con gli algoritmi sviluppati nell ambito del progetto CARGEN. Finalità del nuovo progetto Obiettivi del progetto di ricerca sono l individuazione delle metodologie informatiche di derivazione del data base topografico in scala 1: (DB_50 IGM), a partire da database topografici in scala maggiore (da DB5k, oppure da DB_25 IGM, a sua volta derivato da DB5k) e la sperimentazione delle stesse con la realizzazione di un prototipo del DB_50 IGM, corrispondente ad un foglio, del territorio del Parco delle Dolomiti Bellunesi (area campione). Inoltre la ricerca intende anche individuare i metodi e le procedure informatiche per la generazione di aree stradali e per la verifica e la correzione automatica, ove possibile, di incongruenze nell altimetria del GeoDBR in scala 1:5000. Le procedure che saranno individuate dalla ricerca verranno sperimentate attraverso la loro applicazione su due aree campione, di circa ha ciascuna, indicate dalla Regione del Veneto, e la verifica di consistenza dei prototipi di GeoDBR risultanti dalla loro applicazione. Le finalità del nuovo progetto permettono di consolidare i risultati ottenuti durante il progetto CARGEN. In particolar modo l applicazione di alcuni degli algoritmi realizzati per la derivazione del DB5k a due nuove aree campione, diverse per posizione e morfologia da quella coinvolta nel progetto CARGEN e complementari nell insieme delle caratteristiche del territorio regionale (montagne, pianura, laguna) consentono un loro test più approfondito ed una loro revisione ed estensione a dati differenti, nell ottica di una eventuale applicazione all intera cartografia regionale della stessa scala. Lo studio e l implementazione delle tecniche per la derivazione del poi si propone come successore del progetto CARGEN i cui risultati forniranno di sicuro un ottimo punto di partenza per il lavoro.

5 ALLEGATOA alla Dgr n del 02 dicembre 2008 pag. 5/10 Figura 3. Campione di cartografia in scala 1: con evidenza dei problemi emersi. Risultato dello studio effettuato dalla Regione del Veneto. Motivazione della ricerca La ricerca costituisce il logico passo successivo al progetto CARGEN, attualmente in fase di conclusione presso il Dipartimento di Ingegneria dell Informazione dell Università di Padova, che si occupa dello studio e implementazione delle metodologie per la derivazione del DB_25 IGM a partire dal GeoDBR in scala 1:5000 (geodatabase strutturato secondo specifiche Intesa a partire dai dati CTRN). La problematica era anche stata evidenziata nel lavoro di derivazione in modo speditivo dalla CTR di una carta in scala 1:50000 effettuato dalla Regione del Veneto. La ricerca analizza la possibilità di derivare automaticamente anche il DB_50 IGM a partire dal DB Topografico in scala 1:5000. I vantaggi economici, ma non solo, legati alla messa a punto di metodi, il più possibile automatici, di derivazione sono evidenti e sono gli stessi che hanno motivato il progetto CARGEN.

6 ALLEGATOA alla Dgr n del 02 dicembre 2008 pag. 6/10 Anche l individuazione di metodologie efficienti per la generazione delle aree stradali e per la correzione automatica di incongruenze nell altimetria, sono una naturale evoluzione del progetto CARGEN, nel corso del quale questi problemi sono stati indagati solo in parte. Risultati del progetto I risultati attesi sono: - la documentazione dettagliata dei metodi individuati e sperimentati per la derivazione; - la descrizione delle procedure utilizzate per la relativa sperimentazione; - i risultati della sperimentazione effettuata sull area campione, consistenti nella elaborazione del corrispondente prototipo DB_50 IGM; - la documentazione dettagliata dei metodi individuati e sperimentati per la generazione delle aree stradali; - la descrizione delle procedure utilizzate per la relativa sperimentazione; - la documentazione dettagliata dei metodi individuati e sperimentati per la verifica e correzione automatica di incongruenze nell altimetria; - la descrizione delle procedure utilizzate per la relativa sperimentazione; - i risultati della sperimentazione effettuata sull area campione indicata dalla Regione del Veneto (lotto Verona Sud); - i risultati della sperimentazione effettuata sull area campione indicata dalla Regione del Veneto (lotto Laguna Venezia). Figura 4. Le aree campione Verona Sud e Venezia Laguna del db 5k che saranno interessate all applicazione di algoritmi di verifica, correzione e ricostruzione delle geometrie.

7 ALLEGATOA alla Dgr n del 02 dicembre 2008 pag. 7/10 Indicazioni preliminari per la generalizzazione Dall analisi preliminare condotta, il progetto di produrre un prototipo di DB_50 IGM a partire dai database topografici alle scale maggiori si può dividere nelle seguenti fasi principali: - la definizione del modello dati per il DB_50 IGM; - la creazione di una mappatura tra le feature del DB_50 IGM e le feature di interesse presenti nei database topografici alle scale maggiori; - la definizione e la realizzazione dei metodi per la derivazione; - la creazione e il popolamento del DB_50 IGM per l area campione; - la creazione e il popolamento di un DB parallelo, alla medesima scala, atto alla produzione di cartografia a partire dal DB_50 IGM; Il progetto si innesta nella ricerca effettuata con il progetto CARGEN e può essere visto come il suo naturale sviluppo successivo. Si ritiene che l applicazione e l estensione ad esso delle soluzioni e delle metodologie sviluppate e collaudate durante il progetto CARGEN potranno ridurre i tempi necessari per il suo completamento. Area campione L area campione è costituita dalla porzione di territorio corrispondente al foglio IGM 1:50000 n. 46, per la quale, con il progetto CARGEN, è già stata derivato il DB_25 IGM a partire dal DB5k. Principali fasi del progetto Si prevede, in linea di massima, di procedere seguendo le fasi già evidenziate, che si descrivono brevemente nel seguito. La definizione del modello dati per il DB_50 IGM La definizione del modello dati richiederà una fase di analisi condotta con la collaborazione della Regione e di IGM. Come base di partenza per questo modello dati è possibile utilizzare il documento IGM Segni convenzionali per i fogli della Carta d Italia alla scala 1:50000 e norme sul loro uso. E necessario sottolineare, tuttavia, che questo documento si basa su un modello contenente alcune caratteristiche che lo rendono incompatibile con i modelli dati dei database topografici alle scale maggiori: sarà necessario quindi modificarlo al fine di renderlo completamente compatibile. Tenuto conto dell esperienza nella revisione del modello per il DB-25 IGM si ritiene che la complessità di questa attività potrà essere drasticamente ridotta partendo dai risultati ottenuti nel progetto CARGEN. La creazione di una mappatura tra le feature del DB_50 IGM e le feature di interesse presenti nei database topografici alle scale maggiori Durante questa fase sarà necessario costruire una mappatura tra le feature del DB50 e le feature di origine, definendo le eventuali trasformazioni, sia dal punto di vista logico semantico, sia dal punto di vista geometrico, che queste dovranno subire. Questa fase del processo è simile a quella condotta durante il progetto CARGEN.

8 ALLEGATOA alla Dgr n del 02 dicembre 2008 pag. 8/10 La realizzazione dei metodi per la derivazione Durante questa fase saranno realizzati i metodi per la derivazione delle feature del DB50 a partire da quelle del DB5k. Questa fase prevede quindi che vengano progettate, implementate e collaudate procedure automatiche per: - la derivazione semantica delle feature, seguendo le linee guida tracciate nella mappatura; - la derivazione geometrica delle feature, andando ad operare sia sulla geometria della singola feature, sia sulle geometrie di gruppi di feature, per rendere la loro rappresentazione conforme alla scala di destinazione. La procedura di derivazione geometrica prevederà, in particolare, due livelli successivi di generalizzazione: il primo finalizzato alla creazione delle geometrie per il geodatabase ed il secondo finalizzato alla creazione delle geometrie adatte ad una rappresentazione in cartografia. Entrambe le procedure esposte potranno svilupparsi a partire dai risultati ottenuti durante il progetto CARGEN. La realizzazione delle metodologie di derivazione, in linea con la filosofia seguita durante il progetto CARGEN, si avvarrà di tecnologie basate su piattaforma SQL e Java. La creazione e il popolamento del DB_50 IGM L aspetto più complesso di questa fase sarà la creazione delle geometrie delle feature. Questo risultato sarà ottenuto utilizzando ed estendendo gli strumenti messi a punto per la generalizzazione del DB_25 IGM. Come già rilevato, la criticità maggiore durante l operazione di generalizzazione consiste negli errori contenuti nei dati provenienti dalla CTRN. Questa criticità è già stata affrontata e risolta nel progetto CARGEN, inoltre l utilizzo dei dati del DB_25 IGM, data la vicinanza di scala, ridurrà il numero di operazioni coinvolte. La produzione di cartografia a partire dal DB_50 IGM La produzione di una rappresentazione cartografica dei dati del DB50 prodotti, rappresenta invece un tema che non è stato indagato a fondo durante il progetto CARGEN e per questo potrà riservare una complessità maggiore. Per portare a termine questa attività sarà necessario elaborare ulteriormente i dati geometrici del DB_50 IGM per risolvere i problemi di displacement e name placing per la toponomastica. I dati ricavati da questa ulteriore elaborazione saranno memorizzati in un DB realizzato ad hoc, che servirà ai fini della rappresentazione del DB_50 IGM. Si ipotizza quindi di produrre due DB distinti: un geodatabase DB_50 IGM con le geometrie corrette, e un DB50 con le geometrie adattate per la rappresentazione. Ovviamente il tutto potrà essere fuso in un unico DB con feature aventi due attributi geometria. I risultati di questa parte della ricerca potranno essere utilizzati anche per il DB-25 IGM. Si prevedono naturalmente tutte le necessarie attività di stesura della documentazione, supervisione e gestione della ricerca. Indicazioni preliminari per la generazione di aree stradali Sulla base delle esperienze acquisite nella prima fase del progetto CARGEN, saranno individuati ed implementati gli algoritmi di creazione di aree stradali, a partire dal grafo stradale, attraverso la selezione degli elementi utili a comporne la geometria. I passi principali di questa fase riguarderanno:

9 ALLEGATOA alla Dgr n del 02 dicembre 2008 pag. 9/10 - l individuazione delle intersezioni tra gli assi stradali; - la classificazione delle stesse onde distinguere intersezioni con condivisione di aree stradali, quali gli incroci a raso, da intersezioni che non insistono su un area stradale comune, come ad esempio cavalcavia o sottopassi; - l individuazione dei tratti utili alla ricostruzione dei bordi delle aree stradali, quali i bordi strada, ma anche i perimetri di geometrie limitrofe e delle isole stradali; - l unione dei tratti di bordo individuati e la ricostruzione finale dell area stradale. Indicazioni preliminari per la verifica e la correzione automatica degli incongruenze altimetriche Sulla base delle esperienze acquisite nella prima fase del progetto CARGEN, si metteranno a punto gli algoritmi per identificare le incongruenze sulle coordinate Z delle geometrie presenti, utilizzando i riferimenti possibili, tra cui si segnala il DTM che la Regione del Veneto metterà a disposizione. Sulla base di regole da definire, si cercherà di individuare e realizzare, nei casi possibili, una procedura informatica di correzione automatica di tali incongruenze. Collaborazione Come per il progetto CARGEN, è fondamentale mantenere un rapporto di collaborazione costante con la Regione Veneto e con l Istituto Geografico Militare, al fine di validare via via i risultati della ricerca. Si prevedono quindi incontri periodici e la possibilità di consultazioni on demand durante tutto il periodo della ricerca metodologica e di elaborazione dei DB. Allo scopo, i suddetti Enti indicheranno un loro rappresentante in modo da garantire la necessaria possibilità di interazione continua. Risorse Risorse strumentali Si prevede di poter utilizzare prodotti software già sviluppati nel corso del progetto CARGEN, prodotti delle società Intergraph e Oracle e altri prodotti OSS. Sarà inoltre sviluppato del software ulteriore per rispondere a specifiche esigenze. Per quanto riguarda le apparecchiature, si utilizzeranno due workstation adeguatamente configurate e si utilizzeranno anche altre apparecchiature già disponibili nei laboratori del Dipartimento. Risorse umane Si prevede saranno utilizzati, in totale, circa 25 mesi-persona per lo svolgimento completo della ricerca. Tempi di completamento della ricerca La convenzione avrà la durata di 20 mesi a decorrere dalla data di sottoscrizione della convenzione. Il programma preliminare è indicato nella tabella seguente. Si segnala che le attività di ricerca per analisi e disegno del modello, disegno e sviluppo del software di derivazione e della relativa sperimentazione (fase 1) si prevedono pari a circa il 30% dell impegno globale mentre le attività di

10 ALLEGATOA alla Dgr n del 02 dicembre 2008 pag. 10/10 ricerca, sperimentazione e revisione per la produzione dei prototipi di verifica relativi alle aree campione (fase 2) si prevedono pari a circa il 70% del totale. 1 2 fase M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 0 1 definizione del modello dati creazione della mappatura realizzazion e dei metodi di derivazione popolament o DB_50 IGM area campione creazione DB parallelo per la cartografia generazion e aree stradali verifica incongruen ze altimetriche correzione incongruen ze altimetricala M20