Newsletter Update tecnologico n. 3/2007

a cura di Andrea Fiduccia, Executive Consultant, Intergraph Italia LLC andrea.fiduccia@intergraph.com

GIPS Geospatial Intelligence

Production System Le soluzioni integrate Intergraph GIPS Geospatial Intelligence Production System Le soluzioni GIPS di Intergraph rappresentano un ambiente comple-to ed integrato di prodotti per acquisire, validare, gestire e scambiare dati geospaziali definiti con specifiche rigorose come quelle della Natio-nal Geospatial Intelligence Agency (NGA), del Digital Geographic Infor-mation Working Group (DGIWG) e dal Multinational Geospatial Co-Production Program (MGCP). Il sistema è flessibile, scalabile, estensibile aperto ed interoperabile quindi facilita la collaborazione tra agenzie militari e civili e le relative ditte appaltatrici. I dati possono essere acquisiti usando diverse strategie in database locali o attraverso soluzioni di tipo enterprise per gestire l’intera copertura geografica interessata dal progetto. Le soluzioni GIPS forniscono l’accesso diretto ai dati nei vari formati a standard industriale o militare in cui essi si trovano permettendone quin-di la lettura, la visualizzazione, la modifica e l’analisi senza effettuare nessun processo di conversione. Le soluzioni tecnologiche Intergraph, infatti, supportano con accesso in modalità “live” i formati dati sia del contesto di produzione militare e di telerilevamento che dei sistemi informativi geografici commerciali senza critiche conversioni di formato (che implicano tempi di processamento e perdite di contenuto informativo). Le soluzioni GIPS si integrano completamente con la restituzione foto-grammetrica in ambiente GeoMedia. La restituzione vettoriale (sia plani-metrica che altimetrica) effettuata direttamente in ambiente GIS con-sente di evitare continue conversioni di formati, inserimento di attributi non in linea, definizione di simbologia e garantisce la disponibilità di strumenti per il controllo geometrico e topologico del dato in modalità dinamica.

La tecnologia Intergraph – stante il ruolo di membro fondatore e strategico della Intergraph Corporation nell’Open Geospatial Consortium e di SDIC nel Progetto INSPIRE dell’EU - aderisce pienamente agli stan-dard de-jure internazionali della GI (GML, ISO.WMS, WFS) e, più in gene-rale, dell’ITC consentendo di raggiungere l’obiettivo della geospatial data & sensor fusion e cioè la capacità sia di gestire, catalogare, analiz-zare, sintetizzare e distribuire flussi informativi eterogenei attraverso un network decisionale capillare ed efficiente che, in contesti di produ-zione di banche dati geotopocartografiche, di migliorare il flusso di lavo-ro con abbassamento dei tempi di produzione e riduzione dei costi di manutenzione. Inoltre, l’assenza di strati intermedi di software che do-vrebbero gestire le varie conversioni, facilita l’integrazione con altri si-stemi enterprise. Le tecnologie GIPS operano in un efficiente ambiente di tipo tran-saction-managed che permette di gestire la revisione dei dati e le relati-ve transazioni. Questo ambiente supporta l’editing dei dati simultaneo e questo determina un notevole guadagno nella produttività. Tutte le soluzioni GIPS sono basate su GeoMedia Professional di Inter-graph, piattaforma tecnologica di base, integrate da prodotti di terze parti che forniscono valore aggiunto. GIPS: Componenti operativi GIPS è composto da 4 soluzioni tutte basate su GeoMedia Professio-nal. Le singole soluzioni sono state progettate per funzionare come pro-dotti autonomi, ma intergrati nella gestione di flussi end-to-end di pro-duzione cartografica (vedi Figura 1, Figura 2 e Figura 3). GeoMedia Topographer per l’acquisizione dei dati (data capture) con schemi e regole e l’image processing; GeoMedia Curator per l’integrazione (Data Integration), l’amministrazio-ne (Data Management) e la validazione (Data Validation) mediante lo stesso sistema di schemi e regole usato da GM Topographer di dati pro-dotti mediante GeoMedia Topographer o ottenuti con altri metodi; GeoMedia Export Services per la diffusione dei dati attraverso portali web e web services o l’export in formato GML; GeoMedia Cartographer per la produzione di mappe cartacee e digitali.

Fig. 1: Il flusso “tipo” di produzione cartografica.

I dati geospaziali possono essere acquisiti e revisionati utilizzando database locali come Microsoft Access o direttamente in Oracle, IBM DB2 o SQL Server. L’utente può acquisire dati bidimensionali o tridimensiona-li attraverso un’immagine stereoscopica o tramite il modello digitale del terreno. GIPS fornisce un ricco set di comandi per acquisire, revisionare ed edita-re dati geospaziali all’interno di un ambiente geospaziale. Il sistema ge-nera e convalida la topologia dinamicamente durante l’acquisizione del dato quindi lo stesso risulta validato in tempo reale. E’ incluso il con-trollo di qualità per assicurare che il prodotto rispetti gli standard di pro-duzione. La Figura 3 mette in relazione i diversi componenti della soluzione GIPS a dimostrazione della copertura totale delle varie fasi progettuali/realizzative illustrate dalla Figura 1. I flussi di lavoro e le soluzioni GIPS Il flusso generale GIPS si compone di una serie di sottoflussi che sono perfettamente integrati gli uni agli altri e che costituiscono le solu-zioni per la creazione, validazione, intergrazione e distribuzione dei dati. In Figura 4 e in Figura 5 viene esplosa la funzionalità di costruzione del dato e dei processi che sono gestibili mediante GM Topographer:

Fig. 2: Le soluzioni GIPS. Diagramma di sequenza operativa nel flusso di produ-zione cartografica.

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Feature& ElevationCollection/Revision Cartographic

& DigitalOutput

Web Portal Data Catalog

& Export Services

Integration& Validation

RasterData

-User Views of Data Holding-Shape/Oracle/GM-Web Services

-MGCP-PDF eCharts-Rapid/Image Maps-Class A/Spec Maps-SVG iCharts-VPF

ImageProcessing

ImageAcquisition

Core GIPS SolutionCore GIPS SolutionKEY

FeatureData

SurfaceData

GI D

atab

ase

ExternalSources

DatabaseManagement

Product Generation

Data Dissemination

Data Integration &Data Management

Data Capture &Image Processing

DC

DIM

DD

PG

GIPS Solution Component Architecture

Fig. 3: Le soluzioni GIPS nel flusso di produzione cartografica.

Tale soluzione supporta i formati di immagine più comuni e disponi-bili in commercio oltre a quelli militari e fornisce un efficiente sistema di visualizzazione che usa il tiling, le overview ed i filtri spaziali per otti-mizzare le prestazioni. Altre funzionalità relative alla gestione dei raster riguardano la riproiezione in real time, la conversione in altri formati, il taglio, l’estrazione e l’archiviazione attraverso l’uso di sistemi distribuiti come Terrashare. La soluzione può essere suddivisa in due fasi:

Elaborazione e gestione immagini

- GM Topographer Image Ingest & Processing è l’insieme di prodotti che a partire dal dato row del sensore aereo o satellitare realizza la catena di processo che, passando attraverso le fasi di triangolazione e estrazio-ne del DTM (o mediante un DTM di riferimento), produce ortoimmagini;

Definizione ed implementazione DB Topografici

- GM Topographer Data Capture è la soluzione per il data entry carto-grafico in ambiente GIS che ottimizza la produzione di dati a partire da ortoimmagini, da dati GIS in formati industriali e militari (utilizzati senza bisogno di conversioni di formato) e dal modello logico-fisico della banca

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GM TopographerGM TopographerData Capture

GeoMediaEnvironment

Data Capture in GIPSData Capture in GIPS

GM CuratorGM CuratorData Integration and Management

Workspace

OracleSpatial

LIVE

StagingDatabases

AccessOracle

Feature Database

Access

Oracle

FACCMGCP

Existing Existing DataDataSourcesSources

ArcShapeMGE

VPFTerraShare

Dynamo OS

ImageryImageryCIBCADRGGeoTIFFNITFMC&G Imagery

Init Init DataData

MGCPSchema

FACC Schema

Fig. 4: Il flusso di produzione di database geotopocartografici gestito mediante GM Topographer Data Capture.

Fig. 5: Il flusso di produzione di ortoimmagini territoriali gestito mediante GM Topographer Image Ingest & Processing.

dati geotopocartografica (modellizzata come schemi e regole). La mo-dellazione della banca dati viene demandata alla tecnologia SRS (Schema, Rules and Symbol Management), attraverso la quale si ha la possibilità di: - disegnare il proprio modello dati, definendo regole di acquisizione e di popolamento degli attributi (Fig.6); - stabilire domini di appartenenza a livello di classi e di attributi; - creare una simbologia definita per attributi, che verrà automaticamen-te assegnata in fase di acquisizione nell’ambiente di Feature Collection Topographer; - preimpostare un set di tool di acquisizione in funzione di determinate classi di feature per ottimizzare le fasi di editing cartografico;

La soluzione GM Topographer è integrata e potenziata attraverso: - a livello di backoffice da Terrashare (Figura 7), il sistema di gestione, catalogazione e distribuzione di grandi banche dati di immagini territo-riali. Terrashare, infatti, consente la gestione, intesa come memorizza-zione e catalogazione delle banche dati di immagini da un punto di vista logico indipendentemente dalla configurazione fisica (file system, RDBMS, NAS, SAN, etc). I dati sono ottimizzati mediante un motore di tiling piramidale e distribuiti attraverso un plugin (disponibile anche per tecnologie GIS non-Intergraph) e attraverso web services OGC.

Fig. 7: Il sistema di backoffice per le grandi banche dati di immagini territoriali Terrashare.

Fig. 6: Ambiente di definizione della banca dati e delle sue regole di acquisizione e validazione.

Distribution Administration & Production

TerraShare Product Family

MS WindowsExplorer

Arc GIS

MicroStation

TerraShareRaster

GeoMedia

TerraShare Client

ImageStation

Web Services

Web Applications

TerraShareWeb

TerraShare Advanced Server

ImageStationDistributed Processing

TerraShare Server

TerraShare Client Access Licenses

- a livello di modulo applicativo per l’incremento della produttività da VLS Feature Analyst. Feature Analyst è un applicativo prodotto da una terza parte completamente integrato in GeoMedia che sfrutta il paradig-ma delle reti neurali per analizzare il contenuto spettrale delle immagini satellitari ed estrarre automaticamente features vettoriali. Pertanto l’o-peratore può incrementare la sua produttività demandando al software buona parte di un processo altrimenti rigorosamente manuale. Gli algoritmi implementati in Feature Analyst consentono sia l’individua-zione di singole classi tematiche, sia approcci complessi di analisi ed e-strazione multiclasse, nonché routine specifiche per le analisi di change detection e per processi di classificazione batch. Benefici Chiave di GM Topographer: - Image Ingestion – gestione di immagini satellitari commerciali Iko-nos, QuickBird e OrbView e gestione di formati del Remote Sensing militare; - Pre-processamento delle Immagini – flussi di operazioni basati su workflows fotogrammetrici (triangolazione, ortorettifica, stereore-stituzione) per la georeferenziazione di precisione; - Gestione delle Immagini – il sistema di gestione delle immagini consente, già a livello di workstation, la possibilità di memorizzare dati raster e metadati in un database scalabile; - Feature Collection – numerosi tools potenti e personalizzabili consen-tono un data entry topologico ed accurato e tuttavia efficiente ed “amichevole” all’interno dell’applicativo GIS Intergraph GeoMedia. Il successivo flusso (Figura 8) è quello della validazione dei dati prodotti rispetto alle specifiche. Questa funzionalità è articolata nelle categorie di: - Integrazione dei dati (trasformazioni tra sistemi di coordinate, conver-sioni tra schemi, conflation, edge matching); - Gestione dei dati in contesti di produzione distribuiti in LAN/WAN (gestione della storicizzazione, individuazione e risoluzione di conflitti e metadocumentazione); - Validazione dei dati (consistenza degli attributi, rispetto di vincoli di integrità referenziale, congruenza geometrica e topologica, analisi di qualità); - Gestione del Database (schemi, utenti, istanze, etc.).

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Data Integration & Management in GIPSData Integration & Management in GIPSGM TopographerGM TopographerData Capture

ImageryImagery

GM CartographerGM CartographerProduct Generation

Existing Existing DataDataSourcesSources GM Export Services

Data Dissemination

GI FormatsXML

Oracle ExpWeb

Oracle

Editing Environments

Hardcopy

GeoMedia

Dynamo

ArcMap

ArcShapeMGE

VPFDynamo OS

GM CuratorGM CuratorData Integration and ManagementAccess

StagingDatabases

Workspace

Offline Revision

Post

Live Revision

Online Revision

XMLPDF

Digital

OracleSpatial

LIVE

AccessOracle

GeoMediaEnvironment

Data Preparation:Schema RemodelingConflation

Data Validation:AttributeGeometricConnectivity

Fig. 8: Il flusso di validazione dei dati in GM Curator.

Altro fattore vincente delle soluzioni GIPS, e che esse utilizzano come database locale MS-Access e come RDBMS Server Oracle 10G in versione Standard. Infatti, le funzionalità base di gestione del dato geografico (indicizzazione spaziale R-Tree, operatori spaziali principali) sono fornite già da Oracle 10G Standard, e, di contro, le funzionalità avanzate di ge-stione del dato geotopocartografico (operatori topologici avanzati, tiling, etc.) sono gestite direttamente dalla piattaforma software GeoMedia e dalle soluzioni GIPS senza bisogno di middleware proprietari o di moduli RDBMS “spatial” aggiuntivi. Benefici Chiave di GM Curator: - Gestione storicizzata delle features - il sistema consente la gestione e la distribuzione dei dati, le transazioni in modifica dei dati e la traccia-tura delle varie versioni successive dei dati attraverso un network di utenti; - Integrazione di dati tra varie sorgenti e schemi logico-fisici – il compo-nente per la generazione dei prodotti consente di realizzare dati digitali e cartografia professionale, mentre il componente per l’analisi dei dati permette di gestire formati standard e catalogazione dei dati; - Aggiornamento delle banche dati geotopocartografiche – la banca dati può essere aggiornata con procedure di data enhancing a partire da fon-ti dati eterogenee per formati su aree specifiche; - Validazione dei dati e correzione di anomalie – la validazione diviene un processo continuo: real time durante la fase di data entry e in moda-lità asincrona attraverso meccanismi di off line database editing. Il flusso conclusivo è quello relativo alla realizzazione dei prodotti cartografici ed alla distribuzione dei dati come prodotti digitali. La soluzione GM Cartographer (Figura 9) consente di effettuare diretta-mente all’interno dello stesso ambiente GIS di produzione e validazione: - la selezione attraverso criteri alfanumerici e spaziali di strati informati-vi di interesse; - processi di generalizzazione cartografica; - realizzazione di cartografia digitale mediante funzionalità di piazza-mento automatico dei testi, simbolizzazione e vestizione cartografica; - esportazione in formati GIS standard (es. shapefile, MapInfo) e di inter-scambio (GML).

Fig. 9: Il flusso di distribuzione dei dati in GM Cartographer.

Solution Layers GIPS Le soluzioni GIPS possono, infine, essere anche analizzate rispetto alle componenti secondo il paradigma dei Solution Layers: - COTS Base Products: sono i prodotti commerciali base per la soluzione che ne abilitano le funzionalità principali; - COTS Options: sono prodotti commerciali che, inseriti in una soluzione, le offrono funzionalità avanzate (ad es. di backoffice come Terrashare); - Prodotti di Terza Parte: sono prodotti commerciali non-Intergraph, completamente integrati nelle soluzioni GIPS, per consentire funzionalità avanzate e specifiche; - Solutionware: sono applicazioni specifiche integrate nelle soluzioni che sono fornibili solo su segmenti specifici di mercato (es. Military & Intelligence) e offrono funzionalità trasversali a più di una soluzione; - Init Data: sono parametri, schemi, regole che supportano workflow spe-cifici (es. MGCP); - Servizi: formazione, installazione, implementazioni.

Solution Layers

GM Topographer Data Capture Solu-

tion (DC)

GM Curator Data Integration & Management Solu-

tion (DIM)

GM Cartographer Pro-duct Generation Solu-

tion (PG)

COTS Base

GeoMedia Pro; GM Image; GeoDex; Base Rectifier; ImageStation Photo Manager; GM Stereo Viewer; TerraShare Personal; GM Data Servers

GeoMedia Pro; GM Fusion; GM Transaction Manager; GeoSpatial Data Pipe; GM Data Servers

GeoMedia Pro; GM Fusion; *Cartographer/Publishing (Requires selection of one optional carto envi-ron MapPub OR Dynamo/DCS); VPF Export; GM Data Servers

COTS Options

TerraShare Server; GM OrthoPro; GM Stereo Feature Collection GM Fusion

Dynamo; Dynamo Schema Mapping; DynaGEN

MapPub Dynamo/DCS Dynamo/DTM Dynamo/DynaGEN GeoSpatial Data Pipe

3rd Party Paragon components in GM Image & GM Image +, VLS AFC

Oracle; Oracle Client; FME

Adobe Photoshop, LabelEZ

Solution Ware

Image Topographer; Feature Capture To-pographer; GI Toolkit

Feature Curator; GI Toolkit

Cartographer Toolkit (TBD but includes GM to MapPub), GI Toolkit

Init Data SRS Databases GM Access warehouse templates

SRS Databases Validation Rules for MGCP Schema templates for FACC & MGCP

SRS Databases MCGP Verification Feature Filter Rules TLM Symbology Rules MapPub Init Data (More TBD)

Services Training, Support, Implementation, Eng. Services

Training, Support, Implementation, Eng. Services

Training, Support, Im-plementation, Eng. Ser-vices

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