Introduzione ai GeoServizi

Introduzione ai
GeoServizi
Cartografia numerica e GIS
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.
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
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).
(http://www.opengeospatial.org/)
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:
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.
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).
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.).
Strumenti
Generalmente un WebGIS può permettere all'utente le funzionalità principali legate alla visualizzazione di dati geografici di un desktop­gis, 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.
Un esempio
link
( aggiornato 25­05­2012, altrimenti accedere da www.adbpo.it )
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 plug­in (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.
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.
GeoWebService
architettura per l'accesso ai dati
Fonte: Istituto di Geomatica - Politecnico di Milano
GeoWebService software
- UMN MapServer (http://mapserver.gis.umn.edu/)
- GeoServer (http://geoserver.org/)
- MapGuide – Autodesk (http://mapguide.osgeo.org/)
- GeoNetwork (http://geonetwork-opensource.org/)
- Esri Geoportalservice (http://geoportal.sourceforge.net/)
- MapXtreme – MapInfo (http://www.mapinfo.it/)
- GeoMedia Web Map – Intergraph (http://www.intergraph.it)
- ArcIMS – ESRI (http://www.esriitalia.it)
etc. etc.
Open Source
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).
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.
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.
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).
Web Map Service
Fonte: Istituto Scienze della Terra (SUPSI)
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.
Web Feature Service
Fonte: Istituto Scienze della Terra (SUPSI)
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.
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).
http://www.openstreetmap.org/
OpenstreetMap
https://maps.google.it/
Google maps
http://it.bing.com/maps/
Bing maps
http://maps.yahoo.com
Yahoo maps
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.
www.gter.it/webservice/planning
WPS
Servizio di planning satellitare utilizzando i comandi di GRASS­GIS con un Web Processing Service.
Esempi di OpenWebService
Portale Cartografico Nazionale
● Catalogo WMS: http://www.pcn.minambiente.it/PCNDYN/catalogowms.jsp?lan=it
● Catalogo WFS:
http://www.pcn.minambiente.it/PCNDYN/catalogowfs.jsp?lan=it
● Catalogo WCS: http://www.pcn.minambiente.it/PCNDYN/catalogowcs.jsp?lan=it
WMS Regione Liguria
www.cartografia.regione.liguria.it
Elenco Dati Geografici
http://wiki.gfoss.it/index.php/Geodati_Regioni
Visualizzazione GeoServizi con
QGIS
Si provi a visualizzare l'ortofoto della regione liguria...
Per prima cosa bisogna navigare nel sito della regione liguria www.cartografia.regione.liguria.it → Repertorio cartografico → Carte di base → Ortofoto → Ortofoto digitale a colori 2007 ­ sc. 1:10000 → link a servizio WMS
Si sceglie di aggiungere un nuovo layer WMS
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.
Cambiamento di sistema di riferimento Cerco Roma 40 G.B. per esempio utilizzando il codice EPSG 3003
Visualizzo l'ortofoto (WMS)
Questa presentazione è © 2012 Bianca Federici, Roberto Marzocchi e
Domenico Sguerso, disponibile come
http://www.creativecommons.it/Licenze