Introduzione ai GeoServizi. Cartografia numerica e GIS

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1 Introduzione ai GeoServizi Cartografia numerica e GIS

2 Geoservizi Di recente si sta assistendo ad un evoluzione dell'uso di dati cartografici: File & software GIS DBMS spaziali, server centralizzati (SDE) Esplosione del web mapping Accesso alla cartografia per le masse (Google Maps, Google Earth, Bing, OpenstreetMap, Yahoo Maps, etc.) Diffusione sempe maggiore di strumenti GPS/GNSS anche a basso costo es. smartphones, tomtom, etc.) Numero sempre crescente di utenti occasionali, non professionalizzati incentiva la distribuzione dei dati verso il pubblico.

3 Cosa si intende per GeoServizio Un geoservizio permette la consultazione, l elaborazione e la restituzione di dati geografici attraverso la rete Internet (o intranet). WEB Geodatabase utente / sensore

4 Cosa si intende per GeoServizio Ciò può avvenire secondo due diverse modalità: WebGIS: pubblicazione di contenuti geografici attraverso una pagina web interattiva che NON richiede per la sua fruizione di avere specifici software GIS; Geo Web Service: architettura che permette l'accesso, l'interrogazione e la restituzione di dati geografici situati in remoto attraverso protocolli specifici, in seguito a richiesta effettuata sia mediante un semplice browser web che mediante specifiche applicazioni client (GIS desktop o WebGIS). In merito ai geoservizi, l'open Geospatial Consortium ha definito gli aspetti comuni dei servizi OpenGIS Web Service (OWS). (

5 WebGIS E' un Sistema Informativo Territoriale (GIS) distribuito attraverso una rete per la distribuzione, la interconnessione e l'integrazione di informazioni territoriali in modo grafico su Word Wide Web in Internet. Si basa sulla struttura client/server tipica del Web Fonte:

6 Lato client qualsiasi browser (ad esempio Mozilla Firefox), Lato server web-server (ad esempio Apache, Tomcat, etc.) software WebGIS (ad esempio UMN Mapserver, Geoserver, etc.) che si occupa di fornire le funzionalità GIS per l'interpretazione di dati georeferenziati. Visualizzazione dati: Il client, mediante un browser, contatta il web-server e richiede l area di interesse (estensione geografica della zona da visualizzare) e i contenuti a cui vuole accedere (elenco dei layer di interesse). Il WebGIS, che sta sul server, ricerca in archivio le informazioni richieste e genera l'immagine finale che il server restituisce al client. Interrogazione dei dati: in questo caso il client invia al server una coppia di coordinate (nel caso di interrogazione puntuale) o un insieme di coordinate per definire una regione; il WebGIS interroga gli attributi degli oggetti cartografici presenti nella zona di interesse, e restituisce al client un report con i valori estratti.

7 WebGIS I sistemi hanno complessità, ''peso'' e contenuto diverso a seconda dell'utenza (Intranet/Internet). I sistemi WebGIS non sono, o almeno non dovrebbero essere, estensioni di GIS esistenti perchè sono rivolti ad una utenza diversa. Nei WebGIS gli aspetti di trasmissione dei dati (Web) e di elaborazione spaziale sono inscindibili (es. tipi di dati trasmessi e velocità di trasmissione).

8 Mappe in un webgis mappe statiche la realtà rappresentata e le componenti della carta sono fisse; corrispondono alle mappe tradizionali (cartacee); sono facilmente incorporabili in ipertesti sul Web. mappe dinamiche rappresentano una realtà dinamica attraverso animazioni; sono automaticamente aggiornate al cambiare dei dati (esempio carte metereologiche); sono poco usate nei WebGIS mappe in sola visualizzazione non é possibile alcun tipo di interazione; sono immagini incluse in ipertesti in diversi formati Gif/Jpeg/Pdf; sono in genere meno fruibili dell'equivalente cartaceo. mappe interattive permettono di modificare la visualizzazione (zoom, colori, etc.); permettono di modificare il contenuto di una mappa (layer, ecc.); permettono di collegare gli elementi grafici ad altre informazioni (tabelle, immagini, ecc.).

9 Strumenti Generalmente un WebGIS può permettere all'utente le funzionalità principali legate alla visualizzazione di dati geografici di un desktop gis, quali: controllare la visualizzazione (zoom e panning); conoscere la posizione (coordinate) ed il significato degli oggetti visualizzati (legenda); interrogare la mappa ed il database associato (query); Funzionalità più specifiche sono ovviamente tipiche dei singoli WebGIS a seconda della specifica funzione.

10 Un esempio link ( aggiornato , altrimenti accedere da )

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12 Possibili approcci Sono possibili diversi approcci per distribuire il carico computazionale in un webgis: Client side Server side Tutte le informazioni sono elaborate sul server: risposta veloce; ogni interazione dell'utente richiede il nuovo invio della mappa da parte del server. Una parte delle elaborazioni sono effettuate dal client, con funzioni o intere applicazioni realizzate da plug in o applet Java: il client deve scaricare il plug in (pesante ma si scarica una sola volta) o l'applet; si possono inviare dati più complessi e ''intelligenti'' con alcune operazioni effettuate direttamente sul client; è possibile integrare i dati del server con dati locali.

13 WebGIS pubblicazione di contenuti Il WebGIS per l'erogazione del servizio può accedere a più fonti di dati: - in locale, - in DB esterno, - provenire da a uno o più server OWS, (ossia web service conformi agli standard OGC); In questo caso il WebGIS diventa un client di un web service geografico.

14 GeoWebService architettura per l'accesso ai dati Fonte: Istituto di Geomatica - Politecnico di Milano

15 GeoWebService software - UMN MapServer ( - GeoServer ( - MapGuide Autodesk ( - GeoNetwork ( - Esri Geoportalservice ( - MapXtreme MapInfo ( - GeoMedia Web Map Intergraph ( - ArcIMS ESRI ( etc. etc. Open Source

16 OpenGIS Web Service (OWS) La caratteristica fondamentale è quella di fornire un'interfaccia software tramite la quale altre applicazioni (client) possono accedere e fruire di dati geospaziali situati in remoto. A seconda del tipo di servizio il client può ricevere non solo l'immagine del dato ma anche il dato raster o vettoriale. La comunicazione è basata sul linguaggio XML (extensible Markup Language) attraverso il protocollo di comunicazione HTTP, in modo che il servizio sia indipendente da piattaforma e sistema operativo. Possiamo descrivere il funzionamento di un OWS come segue: - il client contatta il server e lo interroga sulle sue funzionalità; - il server fornisce al client un documento XML contenente la descrizione del servizio offerto, dal punto di vista delle funzionalità e dei dati disponibili; - il client genera la propria richiesta; - il server fornisce i dati in un formato standard (GML o immagini).

17 Il linguaggio standard (GML) Il GML (Geography Markup Language), sviluppato da OGC, rappresenta la frontiera nell'ambito dei formati aperti di dati. È una grammatica XML per la descrizione e la strutturazione dell informazione geografica. I principali requisiti del GML sono la strutturazione topologica dei dati e la possibilità di operare una trasmissione veloce degli stessi attraverso la rete internet, utilizzando la potenza della trasmissione in streaming dei dati che è propria dell XML. Il GML funziona sia da linguaggio per modellare e definire entità geografiche, sia come sistema di interscambio di dati geografici, descrivendo gli oggetti senza dover ricorrere a formati proprietari. L'utilizzo del GML rappresenta un passo avanti verso l'interoperabilità.

18 Principali servizi OWS L'OGC ha definito diversi tipi di servizi OWS disponibili, tra i quali i principali sono: OpenGIS Web Map Service (WMS): permette la creazione e visualizzazione di mappe georiferite, anche derivanti da sovrapposizione di mappe provenienti contemporaneamente da diverse sorgenti dati; OpenGIS Web Feature Service (WFS): permette la manipolazione ed interscambio di dati tra client e server a livello di feature, quindi dati vettoriali; possono essere transational o non-transactional a seconda che i vettoriali siano o meno editabili; OpenGIS Web Coverage Service (WCS): è un'estensione del servizio WMS per consentire l'accesso alle coverage spaziali, ossia ai dati raster; e altri quali il Web Processing Service (WPS) il Web Catalog Service (CSW) il Sensor Observation Service (SOS) etc. etc.

19 Web Map Service Il più semplice e maggiormente utilizzato della famiglia OWS, il WMS è uno standard che definisce le regole di invio e ricezione di immagini georeferenziate tramite Internet. La fonte di dati non necessita essere per forza un immagine, il risultato finale può essere generato a partire sia da dati di tipo raster che di tipo vettoriale. Il server, basandosi sui parametri passati dal client, genera un immagine che rappresenta una mappa in un formato standard (JPEG, PNG, TIFF, etc.). Lo stile dell immagine restituita è basato sulle regole definite dal SLD (Styled Layer Descriptor).

20 Web Map Service Fonte: Istituto Scienze della Terra (SUPSI)

21 Web Feature Service WFS è uno standard che definisce le regole di invio e ricezione tramite Internet di geodati allo stato grezzo. Il trasferimento delle informazioni avviene nel formato Geograghy Markup Language (GML) un sottoinsieme della codifica XML. Gli oggetti geografici di WFS si chiamano Feature. possono essere interpretati come il codice sorgente. L utente ha il potere di definire come visualizzare i dati definendo il proprio stile su ogni singola componente. I geodati possono essere addirittura scaricati sul proprio computer locale per eseguire ulteriori analisi senza il supporto del servizio WFS. I dati possono essere combinati tra loro a partire da fonti diverse. Le capacità transazionali aprono le porte alle applicazioni geospaziali collaborative.

22 Web Feature Service Fonte: Istituto Scienze della Terra (SUPSI)

23 Web Coverage Service Lo standard OGC Web Coverage Service (WCS) Interface Standard fornisce l interfaccia e le procedure per l accesso a coverage. Ossia di una primitiva che associa a posizioni nello spazio all interno di una regione un valore. Tipicamente si tratta di mappe raster (es. DTM), immagini satellitari e ortofoto cui sono associate i valori della mappa stessa. WMS WFS - WCS WFS WMS IL WFS invia e riceve il dato grezzo prima di essere renderizzato come immagine. Questo permette all utente di creare le mappe indipendentemente, oppure eseguire analisi spaziali dei dati ricevuti. Cosa invece impossibile con l immagine ricevuta da un WMS. WCS WMS La differenza fondamentale rispetto ai WMS è che vengono forniti i valori della mappa (es. quote del DTM) e non una semplice immagine.

24 Web Catalogue Service - CSW Lo standard OGC Catalogue Services Web (CSW) definisce come i metadati riguardanti informazioni territoriali devono essere organizzati in un catalogo per la loro scoperta, accesso e gestione. Web Processing Service - WPS Lo standard OGC Web Processing Service (WPS) Interface fornisce regole per la standardizzazione dei flussi di informazione (input e output per un processo) per servizi di elaborazione di dati spaziali. Lo standard definisce anche come un client può richiedere l esecuzione di una procedura e come viene gestito il suo output. Sensor Observation Service Lo standard OGC Sensor Observation Service (SOS) Interface Standard fornisce un API (Application Programming Interface) per la gestione di sensori ed il recupero di dati dai sensori (metadati ed osservazioni).

25 OpenstreetMap

26 Google maps

27 Bing maps

28 Yahoo maps

29 Web Map Service 3D Alcuni servizi forniscono la possibilità di visualizzare mappe in 3D (in realtà 2.5D) con una assonometria. Solitamente non avvengono attraverso browser ma richiedono applicazioni specifiche da installare sul client.

30 WPS Servizio di planning satellitare utilizzando i comandi di GRASS GIS con un Web Processing Service.

31 Esempi di OpenWebService Portale Cartografico Nazionale Catalogo WMS: Catalogo WFS: Catalogo WCS: WMS Regione Liguria Elenco Dati Geografici

32 Visualizzazione GeoServizi con QGIS Si provi a visualizzare l'ortofoto della regione liguria... Per prima cosa bisogna navigare nel sito della regione liguria Repertorio cartografico Carte di base Ortofoto Ortofoto digitale a colori 2007 sc. 1:10000 link a servizio WMS

33 Si sceglie di aggiungere un nuovo layer WMS

34 Si aggiunge un nuovo servizio (nuovo) Nome: a scelta URL: 'link della regione' Controllare il sistema di riferimento. In questo caso i dati sono in Roma 40 GB, quindi è necessario cambiare SR.

35 Cambiamento di sistema di riferimento Cerco Roma 40 G.B. per esempio utilizzando il codice EPSG 3003

36 Visualizzo l'ortofoto (WMS)

37 Questa presentazione è 2012 Bianca Federici, Roberto Marzocchi e Domenico Sguerso, disponibile come