Progetto ed implementazione di una interfaccia web per la interrogazione e manipolazione di un Sistema Informativo Territoriale

Capitolo 1
che raggiungeranno il culmine nell’eta` dei Lumi, unitamente allo sviluppo di nuove
tecniche di calcolo ed alla universalizzazione dei segni convenzionali.
Agli inizi del Novecento nascono le prime carte tematiche, dedicate cioe` allo
studio su carta geografica dei dati relativi ad uno specifico settore, riportando tutti
gli elementi di interesse per tale settore sulla carta geografica di base. L’uso di
queste carte verra` poi generalizzato dall’introduzione di controlucidi da applicare
sulla carta geografica di base che riportano gli elementi del tematismo di interesse
georeferenziandoli. Il primo controlucido tematico e` stato realizzato nel 1912 a
Manning per l’analisi dei dati relativi all’uso del suolo.
L’utilizzo di controlucidi tematici consente inoltre la creazione di nuovi tematismi
mediante la sovrapposizioe di piu` controlucidi. In questo modo nella seconda meta`
del secolo scorso la visione della cartografia cambia: non e` piu` solo rivolta ad indicare
con sempremaggiore precisione dove sono e che forma hanno gli oggetti,naturali o
artificiali, ma deve anche essere attenta a delineare le caratteristiche quantitative
di cose e fenomeni, le loro correlazioni, per rintracciare una possibile spiegazione e
quindi formulare leggi di comportamento dei fenomeni stessi (crf [6]). Nasce cos`ı
la cartografi quantitativa che utilizza metodi e tecniche di altre discipline come la
statistica.
La complessita` dei calcoli da effettuare unita alla lentezza nel realizzare i con-
trolucidi tematici ha naturalmente portato alla ′′informatizzazione′′ della cartografia,
demandando al calcolatore compiti di analisi ed eleborazione dei dati nonche` la rap-
presentazione grafica dei risultati. Nasce cos`ı all’inizio degli anni ’60 nell’omonima
Universita` l’Harvard Laboratory for Computer Graphics and Spacial Analysis con
lo scopo di realizzare software per la produzione di cartografia.
Nel 1970 viene prodotto ODYSSEY il primo vero software commerciale che in-
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Capitolo 1
troduceva il concetto di struttura topologica di dati e di overlay mapping. Questo
genere di software viene denominato G.I.S., Geographical Information System, in
italiano S.I.T., Sistema Informativo Territoriale. Un GIS permette inoltre di affi-
ancare alla rappresentazione puramente geografica del tematismo di interesse una
collezione di informazioni aggiuntive relative agli elelenti che lo compongono.
Il primo vero e proprio sistema informativo territoriale denominato C.G.I.S. -
Canada Geographic Information System nasce da un progetto di R. Tomlinson che
aveva come principale obiettivo di inventariare, in un sistema informativo, il terri-
torio Canadese. Nel 1971 il sistema era definitivamente operativo e conteneva un
banca dati di circa 10.000 carte digitali in scala 1:50.000 in piu` di 100 diverse tipolo-
gie. Sulla scia di questa esperienza molti altri enti governativi, sia centrali che locali,
iniziarono ad interessarsi ai GIS. Anche in Europa, spinti dai risultati delle prime
esperienze d’oltre oceano, alcuni centri di ricerca ed enti governativi si spinsero verso
le nuove tecnologie (Provincia di Bologna 1994).
Con l’avvento del web che rende accessibili a tutti grandi quantita` di dati e`
sembrato naturale rendere accessibili i dati di un GIS ([7]), quindi le mappe generate,
attraverso la rete. Nasce cos`ı nell’utlimo decennio il WEB GIS ([12]) una nuova
tecnologia consistente nel creare sistemi software, indipendenti dalla piattaforma,
che vengono eseguiti su rete TCP/IP, cioe` su ogni computer in grado di connettersi
a Internet.
La diffusione dei WEB GIS sta` crescendo enormemente in quanto grazie ad essi
si riescono a risolvere numerosi problemi di amministrazione di vario genere. Ad
esempio un ente molto grande con uffici distribuiti sul territorio puo` mettere a dis-
posizione di ognuno di essi i dati di interesse sia in termini di cartografia che di
attributi degli elementi di interesse dando la posibilita` ai propri impiegati di con-
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Capitolo 1
sultare e di modificare ogni tipo di informazione. Naturalmente queste operazioni
devono essere possibili soltanto alle persone autorizzate non solo per quanto riguar-
da l’aggiornamento dei dati, che puo` sembrare ovvio, ma anche per la semplice
consultazione in quanto alcune informazioni potrebbero essere riservate per motivi
di sicurezza. Un’altra problematica relativa ai WEB GIS e` quella della usabilita`,
intesa come facilita` di uso per persone abituate finora a svolgere le operazioni de-
scritte senza l’ausilio del calcolatore e che ora si trovano a dover interagire con uno
strumento molto spesso sconosciuto o quasi. Cos`ı molte case produttrici di software
stanno mettendo sul mercato strumenti sempre piu` performanti e costosi.
Data la sempre maggiore richiesta da parte di amministrazioni sia pubbliche
che private di sistemi GIS che offrano anche la possibilita` della consultazione e
manipolazione via web il numero di aziende di servizi specializzate nel settore sta`
crescendo velocemente. Una di queste, in particolare, e` la Penta Consulting Services
(crf paragrafo 3.1) che ha commissionato il lavoro descritto in questa tesi. L’azienda
infatti fornisce servizi di vario genere ed in particolare sta` lavorando a diversi progetti
che implicano l’uso del GIS. Questo ha posto il problema di realizzare una interfaccia
di base per la consultazione via web dei sistemi prodotti che presenti funzionalita`
applicabili ai vari progetti sviluppati. Tale interfaccia dovra` permettere sia una
consultazione avanzata dei dati contenuti nel GIS sia un aggiornamento di tali dati
effettuabile soltanto da persone autorizzate.
Il lavoro svolto ha prodotto un prototipo di interfaccia adattabile a qualunque
progetto realizzato mediante un sistema GIS con gli strumenti utilizzati dall’azienda.
In particolare sono fornite diverse funzionalita` di interrogazione dei dati sia geografici
che alfanumerici, e` inoltre possibile una personalizzazione dell’ambiente di lavoro
mediante la scelta dei tematismi da utilizare. Tali tematismi sono selezionabili dalla
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Capitolo 1
lista di quelli presenti nel sistema che puo` essere aggiornata da chi ha accesso alla
sezione specifica, accesso protetto da una password.
Contenuto della tesi La tesi e` composta da sei capitoli, oltre quello introduttivo,
i cui contenuti sono i seguenti:
. Capitolo 2 dedicato alla presentazione del contesto del problema partendo
dalle definizioni di GIS e di WEB per giungere a quella di WEB GIS.
. Capitolo 3 il capitolo inizia con una presentazione dell’azienda e delle sue
richieste iniziali. Tali specifiche sono state raffinate attraverso una ricerca di
mercato sulle soluzioni presenti in rete per giungere ad una specifica finale dei
requisiti. Da questa sono stati infine estrapolati i casi d’uso del problema.
. Capitolo 4 questo capitolo inizia con la descrizione dell’architettura di un sis-
tema GIS per passare a quella di un WEB GIS generale. Viene successivamente
presentata l’architettura scelta dal committente come base dell’interfaccia da
sviluppare ed infine sono descritte le modifiche appaortate a tale architettura.
. Capitolo 5 In questo capitolo viene presentata l’architettura grafica delle
varie pagine che compongono il sistema.
. Capitolo 6 dedicato alla presentazione della realizzazione dei casi d’uso
scaturiti dalla specifica finale dei requisiti presentata nel Capitolo 3.
. Capitolo 7 scopo di questo capitolo e` quello di analizzare criticamente il
sistema realizzato introducendo eventuali migliorie da apportare in futuro.
CD-ROM: il CD-ROM allegato contiene i seguenti elementi:
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Capitolo 2
G.I.S. & WEB
2.1 Introduzione ai sistemi GIS
2.1.1 G.I.S. definizione
Un Sistema Informativo Geografico, o G.I.S. (da Geographic Information System),
e` un Sistema informatico per l’acquisizione, conservazione, analisi e visualizzazione
di dati geografici. Viene definito sistema in quanto costituito da un insieme di com-
ponenti, hardware, software e umane, che interagiscono fra di loro. Caratteristica
essenziale di un G.I.S. e` la capacita` di gestire dati geografici, vale a dire dati relativi
ad elementi od oggetti della superficie terrestre la cui posizione e` definita da un
insieme di coordinate.
2.1.2 I sistemi di proiezione
Mediante le proiezioni o rappresentazioni siamo in grado di rappresentare la
superficie sferica della Terra su di un piano pur mantenendo alcune proprieta` geo-
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Capitolo 2
metriche quali l’isogonia, l’equivalenza o l’equidistanza; tra le piu´ utilizzate, oltre
alla rappresentazione geografica vi sono l’U.T.M., la Gauss-Boaga, la Lambert, la
conica, polare, stereografica e diverse altre. Per ogni proiezione viene definito anche
un sistema di riferimento, utilizzato per il calcolo delle coordinate. Esistono fonda-
mentalmente due standard: un sistema di riferimento basato su una superficie piana
ed un altro basato su una sfera.
2.1.3 Il modello dei dati
In un GIS tutti gli oggetti presenti sulla superficie terrestre sono rappresentati
mediante tre caratteristiche essenziali: la geometria, la topologia e gli attributi.
La geometria riproduce la forma degli oggetti e viene ricondotta a tre elementi di
base: punto, linea e poligono. Un punto viene utilizzato per riprodurre elementi
puntiformi, come ad esempio un punto quotato, un pozzo, o la posizione di una
stazione meteorologica. La linea definisce elementi a sviluppo lineare come una
strada, una linea elettrica o un corso d’acqua. Il poligono definisce aree chiuse,
come un edificio, un lago o un affioramento geologico. La topologia e l’insieme delle
informazioni che riguardano le mutue relazioni spaziali tra i diversi elementi come
la connessione, l’adiacenza o l’inclusione. Ad esempio viene specificato se un arco
e` comune a due poligoni adiacenti, o se un poligono e` completamente racchiuso
all’interno di un altro.
Gli attributi rappresentano i dati descrittivi dei singoli oggetti reali. Per un ele-
mento puntiforme rappresentante un pozzo gli attributi possono ad esempio essere
costituiti dalla profondita`, l’anno di perforazione e il proprietario, per una stazione
meteorologica la temperatura dell’aria o le precipitazioni, per una strada la larghez-
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Capitolo 2
za, la categoria o il tipo di pavimentazione. La rappresentazione dei dati Nei GIS
possono essere utilizzate due diverse tecniche di rappresentazione dei dati: vettoriale
e raster. Nella rappresentazione vettoriale un punto e` definito da una coppia di co-
ordinate mentre una linea o un poligono dalle coordinate di un insieme di punti che
quando connessi fra di loro con segmenti retti, formano la rappresentazione grafica
dell’oggetto (2.1). Nella rappresentazione raster l’area considerata e` suddivisa in un
insieme di celle in ciascuna delle quali viene registrato l’attributo presente. Ad ogni
cella viene quindi attribuito un valore numerico (2.2).
In un GIS le diverse categorie di oggetti presenti sulla superficie terrestre sono
distinti in diversi elaborati, definiti generalmente coperture (covers) nel caso di una
rappresentazione vettoriale e strati (layers) se in forma raster. Ogni elaborato con-
tiene quindi una diversa caratteristica o tematismo, come l’idrografia, l’uso del suolo,
ecc. (2.3).
I dati in forma raster occupano generalmente piu` memoria dei dati in forma
vettoriale in quanto ad ogni cella viene assegnato un attributo, anche se esistono
tecniche di compattazione dei dati che limitano questo inconveniente. Il vantaggio
e` che lo spazio geografico risulta uniformemente definito in un modo semplice e
prevedibile. In tal modo i sistemi raster hanno generalmente piu` potenza analitica
dei sistemi vettoriali nell’analisi dello spazio continuo e sono pertanto adatti all’anal-
isi di dati che presentano una continua variabilita` nello spazio, come le temperature,
le precipitazioni, l’altimetria ecc.
Questi sistemi trovano quindi unapplicazione ottimale nella valutazione di prob-
lemi che includono numerose combinazioni matematiche di dati appartenenti a diver-
si tematismi. Sono quindi eccellenti nella valutazione di modelli ambientali. Infine,
dal momento che le immagini da satellite impiegano una struttura raster, la maggior
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