Scenari web GIS 2.0

Scenari Web GIS 2.0 
 
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NAZZARENO SILENO 
INTRODUZIONE 
 
Il seguente lavoro di tesi presenta un modello architetturale di riferimento per 
lo sviluppo di una spatial data infrastructure (SDI) distribuita in cluster, focalizzando 
l’attenzione  sulla modellazione di un geo-portale in stile Web 2.0 per la gestione di 
scenari Web GIS 2.0.   
La personale definizione di scenario web GIS comprende:  
 uno spazio di lavoro condiviso fra più utenti basato sugli standard 
dell’Open Geospatial Consortium (OGC);  
 una struttura ad albero che chiameremo Layer Tree in grado di 
rappresentare un qualsivoglia scenario su mappa digitale, composto da 
qualunque dato raster e/o vettoriale a qualsiasi livello di profondità con 
associati gli opportuni z-index;  
 un ambiente di editing, styling immediato dei dati in modalità asincrona 
rispetto alla persistenza con salvataggio differito su richiesta; 
 un sistema di notifica e messaggistica basato sullo standard Extensible 
Messaging and Presence Protocol (XMPP); 
 un meccanismo di export/import dei progetti Web GIS basato su 
paradigma Object-to-XML (OXM). 
Il lavoro svolto affonda le sue radici in due campi: la letteratura e la necessità di 
innovare che è maturata all’interno del gruppo di lavoro geoSDI presso il CNR – 
IMAA di Tito (PZ) (Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto di Metodologie 
per l’Analisi Ambientale).   
In particolare, dalla letteratura emergono: 
 la necessità di avere dei geo-portali 2.0 (De Longueville B. 2010);  
 il bisogno di poter disporre di servizi geo-spaziali riutilizzabili (Granell 
C. et al. 2010; Yang et al. 2010);
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 la richiesta di strumenti compatibili con gli standard di riferimento OGC 
(Xian-feng S. et al. 2008, Smits 2003);  
 la presentazione di un modello di riferimento nello sviluppo di SDI e 
geo-portali (Béjar R. et al. 2012; Kohler P. et al. 2006);  
 la necessità di disporre di un framework per lo sviluppo di un sistema 
SDI web-base in modo da facilitare la gestione delle emergenze, 
risolvendo i problemi correnti legati ai dati geo-spaziali (Mansourian A. 
et al. 2006).   
L’esigenza di offrire un sistema di monitoraggio costante del territorio per il SIT-
DPC (Sistema Informativo Territoriale del Dipartimento della Protezione Civile 
Italiana) disponibile da qualsiasi dispositivo, in grado di permettere un 
interazione immediata, capace di inviare e ricevere notifiche, di organizzare e 
gestire squadre di intervento tempestivo sul territorio, capace di essere 
prestazionale anche in condizioni estreme (catastrofi naturali, atti di terrorismo, 
indagini su aree impervie, ecc.) e di avere un buon tasso di fault tolerance, ha spinto 
il lavoro di ricerca e sviluppo al raggiungimento degli obiettivi sopra elencati ed a 
concretizzarli in parte dei moduli che compongono il framework Geo-Platform, 
Free and Open Source Software
1
 (FOSS), rilasciato sotto licenza GPL v3, a cui vi 
lavorano attivamente altri ricercatori del gruppo di lavoro.   
Durante la presentazione del modello di riferimento si evidenziano i limiti 
degli attuali sistemi GIS web-based e si offrono delle soluzioni in grado, non solo 
di rendere più efficienti le operazioni sui dati, ma anche di definire nuovi modi di 
interazione con la cartografia geo spaziale. Inoltre, si pone l’accento sul divario che 
tutt’oggi persiste fra le attuali applicazioni web GIS e le rispettive applicazioni 
desktop per via delle ben note differenze architetturali e prestazionali fra i due 
sistemi. Le soluzioni proposte, sfruttando appieno le potenzialità degli attuali 
                                                 
1
 Software that is called ‘Free Software’ or ‘Free and Open Source Software’ (FOSS) is covered by a specific 
type of software license. This license needs to grant the software user at least the following four freedoms: 
(1) the freedom to run the program, for any purpose (e.g., no matter if for educational or business purposes) 
(2) the freedom to study and adapt the program for one’s own needs, (3) the freedom to redistribute the 
software, and (4) the freedom to improve the software and to release these improvements to the public (see 
www.gnu.org/philosophy/free-sw.html).
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Rich-Web framework, cercano di chiudere il gap fra le due architetture proponendo 
nuove soluzioni algoritmiche. 
Lo sviluppo personale di alcuni dei moduli del framework Geo Platform ha 
avuto come obiettivo lo studio, la sperimentazione e l’implementazione di 
tecniche per una nuova tipologia di gestione dei dati, dando vita a:  
 Layer Module: modulo centrale per il caricamento e la visualizzazione dei 
layer sulla base map. La soluzione prodotta ha voluto rappresentare una 
nuova definizione di Layer Tree in grado di agevolare gli 
amministratori e gli utenti delle spatial data infrastructure offrendo una 
moderna esperienza di organizzazione e gestione dei dati geo-spaziali. Il 
componente è stato sviluppato traendo ispirazione dalla logica di un 
comune file system (organizzazione in file e cartelle) al quale sono state 
applicate due strategie di caricamento e salvataggio dei dati: sincrona ed 
asincrona per un’ottimale gestione delle risorse;  
 Styler Widget: modulo innovativo in grado di permettere la gestione 
visuale via web degli stili associati ai dati vettoriali e raster e di 
visualizzare le modifiche al volo sulla mappa. Il tutto è stato possibile 
grazie al mapping automatico degli schemi XSD dell’OGC sulla base del 
quale viene generata automaticamente l’interfaccia visitando ogni 
singolo campo della struttura SLD;  
 Publisher Widget: espone le funzionalità che rendono possibile l’upload 
di shape file (vettori) e di geotiff (raster) così da renderli disponibili 
nella spatial data infrastucture di riferimento tramite server di dati geo-
spaziali invece che nel solo database. La soluzione formulata effettua 
un’analisi di un file zip estraendo le informazioni necessarie tra cui: 
analisi tipologia layer raster/vector, analisi EPSG (per la corretta 
rappresentazione sulla mappa). La soluzione algoritmica prevede la 
schedulazione di un job (Quartz) che permette di controllare la corretta 
“ingestione” del dato sottomesso;
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 Import-Export Widget: widget che permette l’esportazione e 
l’importazione della struttura del layer tree tramite file xml. La 
soluzione implementata sfrutta uno dei paradigmi OXM per generare il 
binding bidirezionale fra gli oggetti del modello ed i file xml;  
 Tracking Module: realizza un meccanismo di notifiche di messaggi di tipo 
“push” utilizzabile in vari contesti: refresh di elementi del layer tree con 
cadenze di tempo prestabilite, invio di messaggistica per il centro 
notifiche, tracking di elementi sulla mappa, invio messaggi di 
aggiornamento di progetti condivisi, ecc... . La funzionalità di geo-
messaggistica implementata, a differenza di molte soluzioni alternative 
che dichiarano dei timer in modalità pulling, saturando così le risorse del 
browser, permette la sottoscrizione di eventi di notifica tramite un bus 
di messaggi XMPP con cui mandare in esecuzione opportune azioni 
codificate;  
 Sharing Module: modulo per la condivisione avanzata di un progetto in 
real time. Con lo sviluppo di questo modulo non ci si è limitati al mero 
invio di una copia del progetto ad un altro utente, ma si è proceduto 
all’introduzione di una funzionalità innovativa in ambito di 
condivisione di dati geo-spaziali. Gli utenti con cui viene condiviso un 
progetto, una volta caricatolo in mappa, possono visualizzare all’istante 
le evoluzioni degli scenari prodotti dall’utente owner del progetto. Ogni 
operazione su di un progetto condiviso viene immediatamente salvata e 
notificata ai vari utenti viewer tramite XMPP.   
Il volume è articolato in quattro sezioni principali: 
- “SISTEMI INFORMATIVI TERRITORIALI: DALLE ORIGINI A GEO PLATFORM” 
Presenta il contesto di riferimento e l’architettura proposta. 
- “DATA MAP DISPLAY E SCENARI GIS”   
Modella delle soluzioni generali basate su design pattern
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 per la 
                                                 
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 In ingegneria del software: Una soluzione progettuale generale a un problema ricorrente 
(http://it.wikipedia.org/wiki/Design_pattern)
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realizzazione di uno spazio di lavoro condiviso su cui interagire con gli 
scenari Web GIS. 
- “LA MODIFICA E LO STYLING  DEI DATI GIS” 
Propone un ambiente di editing, styling immediato dei dati basato sugli 
schemi SLD (Style Layer Descriptor
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), in modalità asincrona rispetto alla 
persistenza con salvataggio differito su richiesta. 
- “GIS DATA/MAP SHARING” 
Analizza le tipologie di condivisione dei dati esistenti proponendo nuove 
soluzioni basate su XMPP (Extensible Messaging and Presence Protocol) ed 
OXM (Object XML Mapping). 
Per ogni sezione si analizzano gli standard internazionali di riferimento, lo 
stato dell’arte delle soluzioni presenti, ed inoltre, si evidenziano i limiti attuali e le 
soluzioni proposte.  
Alle sezioni fanno seguito le Conclusioni, la Bibliografia e l’Appendice. 
                                                 
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 SLD è uno schema XML concepito dall’Open Geospatial Consortium (OGC) per la descrizione dell’aspetto 
dei layer su mappa. E’ utile per descrivere come renderizzare i dati vector e raster. Un uso tipico degli SLD è 
quello di dare istruzione al Web Map Service (WMS) su come renderizzare uno specifico layer.