GeoUML Methodology

Unità di Progetto per il SIT e la Cartografia
La Metodologia GeoUML
gli strumenti per la progettazione, la produzione e la validazione dei dati territoriali
Pierpaolo Milan
Struttura Tecnica di Supporto
Centro Interregionale per i Sistemi Informatici, Geografici e Statistici
Unità di Progetto per il SIT e la Cartografia
Che cos’è la Metodologia GeoUML?
Unità di Progetto per il SIT e la Cartografia
Il Progetto, gli Obiettivi, i Fruitori
La Metodologia GeoUML nasce da un progetto congiunto del Centro
Interregionale per i Sistemi Informatici, Geografici e Statistici (CISIS) e
del Politecnico di Milano (SpatialDBgroup) ed è finalizzata alla
progettazione, produzione e gestione dei Database Geotopografici e
alla loro integrazione nelle Infrastrutture di Dati Territoriali.
La metodologia è supportata da specifici strumenti software (GeoUML
Tools) sviluppati dallo SpatialDBgroup del Politecnico di Milano,
disponibili gratuitamente per tutte le Pubbliche Amministrazioni.
Gli strumenti software sono scritti in linguaggio Java e sono utilizzabili
su qualunque piattaforma.
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I principi della Metodologia GeoUML
Aderire agli standard ISO relativi all’informazione geografica
(ISO 19100)
Essere implementabile con le tecnologie attualmente
disponibili e quelle future
Essere indipendente da qualsiasi specifico prodotto GIS
(commerciale o open source)
Mantenere una distinzione chiara tra il livello concettuale e
quello dell’implementazione fisica
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Il modello e i contenuti: qualche definizione
Il GeoUML è una specializzazione, in ambito geografico,
dell’UML (Unified Modeling Language) che è un linguaggio
di modellazione usato per descrivere soluzioni analitiche e
progettuali, in particolare nell'ambito della progettazione del
software.
Il Catalogo dei Dati Territoriali definisce gli oggetti territoriali
presenti nel Database Geotopografico e pertanto costituisce
una Specifica di Contenuto.
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Il modello e i contenuti: qualche definizione
Una Specifica di Contenuto contiene delle porzioni scritte in testo
libero e delle porzioni scritte seguendo delle precise regole di
strutturazione. La parte strutturata della Specifica di Contenuto è la
parte della specifica che si ottiene eliminando tutte le porzioni
formulate in testo libero.
Il modello GeoUML viene utilizzato per definire la parte formale,
strutturata, detta Schema Concettuale, di una Specifica di Contenuto.
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La finalità della Metodologia GeoUML
La Metodologia GeoUML si avvale di strumenti software (GeoUML
Catalogue e GeoUML Validator) che sono stati progettati e sviluppati
per supportare la definizione delle Specifiche di Contenuto dei
Database Geotopografici, il cui costituente principale è lo Schema
Concettuale, e per eseguire una validazione automatica della
conformità di un qualsiasi insieme strutturato di dati territoriali
relativamente a tale Schema Concettuale.
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La finalità della Metodologia GeoUML
L’importanza di aver scritto le Specifiche di Contenuto in un formato
processabile automaticamente da applicativi software ha permesso lo
sviluppo di strumenti guidati dalla specifiche (Schema Driven) che
operano sui dati.
Ciò è stato possibile grazie a uno dei principi che stanno alla base della
Metodologia GeoUML: il mantenimento di una distinzione chiara tra la
definizione astratta (concettuale) dei contenuti e l’implementazione
fisica.
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La finalità della Metodologia GeoUML
GeoUML
Catalogue
SC.scs
Dataset da validare
GeoUML
Validator
Messaggi diagnostici
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Dalla Specifica Concettuale ai Dati
Il GeoUML Catalogue è lo strumento software destinato alla
produzione e gestione della Specifica di Contenuto o meglio del
relativo Schema Concettuale.
Ma non si limita solo a questo, in quanto:
Contiene la definizione della struttura fisica dei dati che si vogliono
produrre (lo Schema Fisico): ad esempio, la struttura degli shape
files o le istruzioni per la creazione delle tabelle di un Database SQL
(Create Table);
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Dalla Specifica Concettuale ai Dati
Definisce le corrispondenze tra gli elementi dello Schema
Concettuale e gli elementi dello Schema Fisico (Mapping
Concettuale–Fisico): ad esempio che una certa Classe è
rappresentata fisicamente da un certo shape file;
Mediante un insieme di regole (Modello Implementativo), genera
automaticamente la struttura fisica dei dati partendo dalla
Specifica di Contenuto prescelto dal soggetto che produce i dati.
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Il GeoUML Catalogue le funzionalità
Editing degli elementi della Specifica di
Contenuto;
Visualizzazione e ricerca dei contenuti;
Preparazione e produzione della
documentazione (documenti stampabili
della Specifica di Contenuto e
documentazione di supporto per la
produzione dei dati);
Generazione del Mapping ConcettualeFisico);
Importazione ed esportazione della
Specifica di Contenuto in linguaggio
formale.
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Il GeoUML Catalogue
Il GeoUML Catalogue è fornito in due versioni:
GeoUML Catalogue Editor che è completo di
tutte le funzioni ed è destinato alle Pubbliche
Amministrazioni che debbano intervenire sulla
Specifica di Contenuto per eventuali
personalizzazioni. E’ scaricabile gratuitamente
da qualunque PA previa registrazione.
GeoUML Catalogue Viewer che è una versione
ridotta finalizzata alla sola visualizzazione delle
Specifiche di Contenuto. Tale versione è
destinata ai soggetti privati che debbano
produrre dati per conto della Pubblica
Amministrazione. E’ scaricabile gratuitamente
da chiunque previa registrazione.
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Il GeoUML Validator le funzionalità
Importazione della Specifica di Contenuto
in linguaggio formale;
Lettura dei dati in funzione dello Schema
Fisico definito nel GeoUML Catalogue;
Controllo della conformità dei dati
relativamente a qualsiasi Specifica di
Contenuto
gestita
dal
GeoUML
Catalogue;
Generazione di report diagnostici sui dati
validati.
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Il GeoUML Validator
Si è parlato di conformità: ma quale
conformità?
Conformità Reale: la conformità reale
riguarda la corrispondenza tra il contenuto
informativo dei dati e la porzione di Mondo
Reale alla quale i dati si riferiscono; gli
elementi informativi e i relativi elementi
descrittivi della Specifica di Contenuto
determinano come tale corrispondenza
debba essere valutata.
La conformità reale non può essere verificata
automaticamente.
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Il GeoUML Validator
Conformità Intrinseca: la conformità intrinseca
riguarda la consistenza dell’informazione
contenuta nei dati; sia gli elementi informativi
che i vincoli definiti nello Schema Concettuale
della Specifica di Contenuto sono utilizzati per
valutare la conformità intrinseca.
La conformità intrinseca può essere valutata
automaticamente: questo è il compito del
GeoUML Validator.
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Il GeoUML Validator
Dopo il caricamento di una Specifica di
Contenuto (SC) è possibile chiudere il Validator;
il Validator chiuso non può importare nuove SC
e quindi può essere utilizzato esclusivamente
per la validazione di dati rispetto a quella
determinata SC. Questa modalità va usata
quando il GeoUML Validator viene consegnato a
un soggetto privato incaricato dalla PA di
produrre una base dati conforme a quella SC,
consentendogli di verificare autonomamente in
corso d’opera la conformità del prodotto finale;
tale opportunità agevola il produttore nel
controllo interno di qualità e garantisce il
committente circa la rispondenza del prodotto
commissionato.
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E adesso i GeoUML Tools insieme: Catalogue e Validator
GeoUML Catalogue
Schema Concettuale (SC)
Mapping
Generator
(per MIx)
altri
Mapping
Generator
SC.scs
GeoUML Validator
Dati
con struttura
MIx
Reader
(per MIx)
Database
Normalizzato
(PostGIS)
Controllore dei
vincoli
GeoUML
Database
Diagnostica
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I Modelli Implementativi ad oggi previsti
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Una considerazione sui Modelli Implementativi
Della precedente classificazione fatta per i Modelli Implementativi, quella che risulta
più interessante dal punto di vista applicativo è quella relativa all’uso che può essere
suddiviso essenzialmente in due categorie:
di Trasferimento: per i dati utilizzati per l’interscambio tra Enti. Per i modelli di
trasferimento è opportuno utilizzare un Modello Implementativo rigido non
adattabile, in quanto il destinatario del trasferimento deve essere in grado di
conoscere come i dati sono strutturati. Tipicamente i modelli di trasferimento sono
basati sulle tecnologie degli Shapefile e del GML.
di Gestione: per i dati utilizzati da un Ente per svolgere le sue attività. Per i modelli
di gestione è opportuno utilizzare un Modello Implementativo adattabile, in modo
da personalizzare alcuni aspetti dello schema fisico generato ai requisiti specifici
dell’ente che deve utilizzarlo. Tipicamente tali modelli sono associati alle tecnologie
dei Database Relazionali (Modelli Implementativi SQL).
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Ora guardiamo come funzionano Catalogue e Validator
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Le sperimentazioni compute: in Italia e nel Veneto
Nel corso del biennio 2011-2012, nell’ambito di uno specifico progetto, la Struttura Tecnica
del Comitato Permanente per i Sistemi Geografici del CISIS ha fornito supporto alle Regioni
ed alle Province Autonome aderenti all’iniziativa, nell’applicazione della Metodologia
GeoUML e nell’utilizzo dei relativi strumenti software al fine di formare e validare i propri
Database Geotopografici (DBGT), partendo da nuove produzioni o recuperando dati
esistenti.
L’applicazione della metodologia è stata testata mediante l’attivazione di sperimentazioni
che, pur avendo come elemento comune l’utilizzazione della Metodologia GeoUML per la
formazione di DBGT conformi e coerenti alle Specifiche Nazionali di riferimento (DM
10/11/2011), hanno applicato modalità operative differenti:
Testare la procedura di produzione validazione dati e DBT utilizzando risorse interne
(in house): Regione Lazio
Testare la procedura di produzione validazione dati e DBT affidando all’esterno la loro
realizzazione: Regione del Veneto e Regione Piemonte
Testare la procedura per la produzione di allegati tecnici di gara: Regione Umbria
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La sperimentazione in Veneto
La sperimentazione ha riguardato
la parte meridionale del territorio
della Provincia di Vicenza (per una
superficie pari a 83.893 ha) e ha
previsto che l’acquisizione dei
centri urbani fosse realizzata con
un rilievo alla scala 1:2000 (16.763
ha) mentre la restante parte del
territorio alla scala 1:5000 (67.130
ha).
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La sperimentazione in Veneto
E’ stata individuata un’area di circa
1200 ettari scelta appositamente in
quanto campione rappresentativo
degli oggetti territoriali presenti nel
lotto oggetto dell’appalto.
Ciò ha permesso la realizzazione di
un prototipo in tempi brevi che ha
consentito di sperimentare in modo
efficace il processo produttivo, dal
rilievo all’implementazione, così da
ottimizzarlo prima di estenderlo alla
produzione dell’intero lotto.
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La sperimentazione in Veneto
L’attività svolta preliminarmente alla produzione del DBGT ha riguardato la
predisposizione, mediante il GeoUML Catalogue, della Specifica di Contenuto
inserendo tutto quanto previsto dal National Core 1:5000 (NC5) definito nel
“Catalogo dei Dati Territoriali” del DM 10/11/2011.
Successivamente si è provveduto ad aggiungere anche i contenuti informativi non
previsti come obbligatori dal NC5 ma comunque già definiti all’interno del
“Catalogo dei Dati Territoriali”: essenzialmente si tratta delle classi relative alle
informazioni geodetiche e fotogrammetriche oltre ad attributi specifici facenti
parte della metadatazione di istanza necessari all’interfacciamento con
l’Infrastruttura Dati Territoriali regionale (IDT).
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La sperimentazione in Veneto
Produzione della Specifica di Contenuto
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La sperimentazione in Veneto
Popolamento con i dati provenienti dal nuovo rilievo
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La sperimentazione in Veneto
Volumetrie
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La sperimentazione in Veneto
Volumetrie
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La sperimentazione in Veneto
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Il supporto all’implementazione dei DBGT nella PA
Il Comitato Permanente per i Sistemi Geografici del CISIS ha istituito una Struttura Tecnica e
costituito un Gruppo di Lavoro finalizzati a supportare le Regioni nell’implementazione dei loro
Database geotopografici per garantire una corretta applicazione della recente normativa
nazionale (DM 10.11.2011) e sovranazionale (INSPIRE).
In questo specifico contesto, l’azione di supporto è mirata all’individuazione dei percorsi e delle
modalità di adeguamento alle Specifiche nazionali per le Regioni che hanno iniziato a
ristrutturare, o a produrre ex-novo, i loro Database geotopografici (DBGT); tale attività è svolta a
stretto contatto con lo SpatialDBgroup del Politecnico di Milano.
Nell’ambito del Piano di Attività 2012-2014, il Gruppo di Lavoro prevede di approfondire alcuni
temi ritenuti fondamentali per lo sviluppo e la diffusione dei DBGT visti come strumenti portanti
delle Infrastrutture Dati Territoriali (IDT) regionali.
Il tema che per primo è in corso di definizione in quanto prioritario per il supporto alla
realizzazione dei DBGT e che riguarda la redazione di documenti operativi con funzione di Linee
Guida utili alla migliore comprensione e applicazione degli allegati tecnici al D.M. del 10
novembre 2011.
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Il supporto all’implementazione dei DBGT nella PA
Tali documenti dovranno offrire indicazioni operative per tutti i livelli della Pubblica
Amministrazione (da quella locale a quella centrale) che intendano produrre, aggiornare,
manutenere e gestire un DBGT.
Parte di tale compito è stato già realizzato con la redazione dei documenti di
inquadramento e di guida alla GeoUML Methodology e agli strumenti GeoUML Tools già
predisposti dallo SpatialDBgroup del Politecnico di Milano.
I documenti che costituiranno le Linee Guida, dovranno completare tale compito
svolgendo il ruolo di introduzione generale per agevolare la corretta comprensione e
l‘applicazione operativa del Catalogo dei dati territoriali, fino ad affrontare le questioni
inerenti la progettazione, la produzione, il collaudo e la successiva manutenzione e
gestione operativa dei DBGT prodotti secondo la specifica di contenuto nazionale.
Si riporta di seguito una breve sintesi di quelli che saranno i contenuti delle Linee Guida in
corso di redazione.
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Il supporto all’implementazione dei DBGT nella PA
Linee Guida per la produzione dei DBGT
Inquadramento generale al D.M. 10/11/2011 con particolare riferimento agli allegati tecnici
relativi al Database Geotopografico, al Repertorio Nazionale dei Dati Territoriali (RNDT) e al
Sistema di riferimento geodetico nazionale.
Recepimento della normativa nazionale per la produzione dei DBGT:
contenuti minimi e adeguamento progressivo;
esplicitazione del significato di conformità dei dati a una specifica di contenuto in relazione ai
National Core;
indicazioni sulle scelte di implementazione: scelta del modello implementativo in funzione
delle finalità progettuali;
indicazioni per il corretto popolamento del RNDT;
indicazioni in merito all’adozione del nuovo sistema di riferimento nazionale;
indicazioni utili alla redazione dei capitolati di produzione dei DBGT in relazione a:
esplicitazione delle specifiche di acquisizione mirate alla produzione dei DBGT;
individuazione delle attività da prevedere per la riconversione della CTRN tradizionale nella
struttura dati del DBGT;
discriminazione tra le attività di popolamento da svolgere nell’ambito del rilievo
fotogrammetrico e quelle desumibili da altre fonti;
indicazioni per la metadatazione di istanza;
indicazioni operative per il collaudo dei DBGT.
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Il supporto all’implementazione dei DBGT nella PA
Linee Guida per l’aggiornamento, la manutenzione e la gestione dei DBGT
Definizione delle modalità di aggiornamento dei DBGT;
Applicazione della GeoUML Methodology nei processi di manutenzione del DBGT per la
gestione dei meccanismi di interscambio e armonizzazione, a partire dai DBGT livello locale
per giungere a quelli centrali;
Indicazioni per l’implementazione e/o il mantenimento di servizi applicativi.
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Tutti i riferimenti
Il portale del Comitato Permanente per l’Informazione Geografica del CISIS
http://www.centrointerregionale-gis.it/
Modalità di acquisizione degli strumenti GeoUML per la PA,
documentazione tecnica e manualistica degli strumenti
http://www.centrointerregionale-gis.it/catalogue/documenti2.asp
Il portale dello SpatialDBgroup del Politecnico di Milano
Accesso al download degli strumenti GeoUML, documenti tecnici e pubblicazioni scientifiche
http://spatialdbgroup.polimi.it/home/
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E per chi vuole saperne di più?