Progetto GIFFIoT - WP2 – Progettazione e realizzazione di un core di funzionalità di Web mappi

WP2 – Progettazione e realizzazione di un core di funzionalità di Web mapping per dispositivi multipiattaforma

WP2 – Progettazione e realizzazione di un core di funzionalità di web mapping per dispositivi multipiattaforma

WP4 – Progettazione della rete di monitoraggio da sperimentare in un area campione per la misurazione in continuo di parametri agro-ambientali e fitosanitari

WP5 – Progettazione e realizzazione di un insieme base di funzioni di analisi geospaziali per il supporto alle decisioni da integrare nel dimostratore della rete di monitoraggio

Attività svolte e risultati raggiunti

I WP realizzati con il coinvolgimento del DI sono stati dedicati alla progettazione e realizzazione di un core di funzionalità di Web mapping per dispositivi multipiattaforma. Gli obiettivi principali sono stati:

- Raccolta delle mappe e dei dati necessari per la creazione di una base cartografica del territorio di interesse;

- Definizione di un’architettura per la gestione dei dati provenienti dai sensori;

- Progettazione e sviluppo di una Web app per la visualizzazione delle informazioni già disponibili, ed interoperabile per una successiva integrazione con altri strati informativi.

1. Raccolta dei dati

I dati caricati nel progetto sono stati in parte recuperati presso siti istituzionali, come ISTAT e provincia di Salerno, altri sono stati costruiti elaborando diversi dataset presenti in diversi formati tra cui anche .csv. In particolare, sono stati utilizzati i seguenti file:

- Lista aziende aderenti al consorzio con sede principale individuata tramite coordinate;

- Elenco delle informazioni anagrafiche e commerciali di una singola azienda;

- Tabella contenente una serie di misurazioni rilevate dai sensori.

La componente cartografica complessiva è stata costruita con l’integrazione di cartografia ufficiale, tematica, e da censimenti sul campo. A questa cartografia, sono state aggiunte ulteriori carte necessarie per una più completa conoscenza del territorio in oggetto: mosaico delle mappe catastali, mosaico della zonizzazione dei piani urbani, sistema dei vincoli formali, carta dei rischi e delle pericolosità frana e alluvioni, carta delle sorgenti di impatto, carta di localizzazione delle unità locali collegata alla filiera del nocciolo.

Tutte le mappe riportate hanno come sistema di riferimento lo standard EPSG:4326 WGS 84, le componenti vettoriali sono state salvate nel formato GEOJson, mentre quelle raster in GeoTIFF.

Di seguito viene riportata la lista delle mappe individuate per la formazione della cartografia di base del territorio di interesse: Altitudine (DEM) (Figura 1), Esposizione solare (Figura 2), Pendenza (Figura 3), Rischio idrogeologico (livello comunale, fonte ISTAT) (Figura 4), Terreni di coltivazione con riferimenti catastali (Figura 5).

Figura 1. Altitudine (DEM)

Figura 3. Pendenza

Figura 5. Terreni di coltivazione con riferimenti catastali

Figura 2. Esposizione solare

Figura 4. Rischio idrogeologico

La classificazione dei terreni e la loro formazione è stata ottenuta partendo dal geo-portale della provincia di Salerno. Una volta avuta una corrispondenza tra la particella catastale (Figura 6) e il rispettivo territorio sul portale è stato costruito in QGIS un dataset.

Figura 6. Rappresentazione GIS di particella catastale

Successivamente ogni particella è stata riportata in un dataset QGIS e unita alle altre collegate alle aziende (Figura 7).

Figura 7. Rappresentazione GIS di Particelle catastali relative a una azienda

2. Progettazione concettuale: lo schema Entity-Relationship

Figura 8. Lo schema Entity-Relationship

Questo schema concettuale (Figura 8) esprime i legami presenti tra varie tipologie di entità aziende, terreni e sensori. Le aziende possono essere di tre tipi: Produttore, Trasformatore e Vendita. Il Produttore è collegato al Trasformatore tramite una relazione 1 a molti, lo stesso vale per la relazione Trasformatore e Vendita, e Produttore e Vendita. Il Produttore è associato al Terreno tramite una relazione 1 a molti mentre il Terreno è legato singolarmente e univocamente all’azienda. Il Terreno è in relazione ai Sensori tramite una relazione 1 a molti mentre i Sensori sono legati al Terreno singolarmente e univocamente.

3. La Web Application

Requisiti funzionali

Cartografica di base

L’applicazione consente alle aziende e al consorzio di visualizzare la lista delle mappe e dei dati descritti in precedenza. Per facilitare la navigazione sono stati aggiunti due pulsanti:

“Zoom In” che consente di ritornare alla visualizzazione iniziale e “Scegli vista” che permette di scegliere se visualizzare solo la mappa oppure rimanere con la vista corrente.

Visualizzazione e analisi dei dati provenienti dai sensori

I dati offerti dai sensori sono visibili sia in forma tabellare sia mediante la creazione di grafici interattivi generati sulla base di un intervallo temporale. Inoltre, è possibile eseguire una ricerca specifica sulla tabella oppure scaricare i dati di interesse in uno dei formati standard proposti.

Creazione di grafici

Nella sezione “Statistiche” è possibile selezionare gli attributi e il tipo di grafico che si vuole generare.

Requisiti non funzionali

Usabilità

L’usabilità è garantita tramite la realizzazione dell’interfaccia organizzata con poche e semplici schermate. Per supportare il più possibile gli utilizzatori del sistema, tutte le informazioni rilevanti e tutte le funzionalità principali sono visibili e accessibili immediatamente e in pochi passaggi.

L’utente, prima di ogni possibile iterazione con la piattaforma, ha la possibilità di ricevere informazioni riguardo le azioni da compiere in modo da rendere più efficiente la conoscenza del sistema. Inoltre eventuali errori di inserimento o nella compilazione di moduli da parte di un utente, sono notificati attraverso messaggi di errore chiari e specifici.

Accessibilità

Ogni azienda può effettuare l’accesso alla propria area dedicata attraverso credenziali assegnate nel momento successivo alla richiesta.

La piattaforma è studiata in modo da poter essere utilizzata da qualsiasi tipologia di utente, anche persone con ridotta o impedita capacità sensoriale e motoria.

Il testo, chiaro, fluente e comprensibile (ove presente), ha una disposizione coerente con l’interfaccia grafica.

Supportabilità

Il sistema è facile da modificare nel caso in cui si voglia ampliare il dominio di applicazione, oppure aggiungere altri moduli o componenti.

Sicurezza

Il sistema permette la visualizzazione di dati sensibili perciò l’accesso alla propria area riservata è possibile solo attraverso login e password.

Performance

L’applicazione non può sempre garantire una risposta veloce e interattiva dal momento che il caricamento delle mappe, dei dati aziendali e dei valori recepiti dai sensori potrebbe richiedere qualche secondo in base alla connessione dell’utente e alla disponibilità corrente del server.

Demo Web Application

La Demo è stata realizzata mediante la creazione di alcune pagine Web che rappresentano un primo prototipo per il sistema proposto. Grazie all’uso di Bootstrap la Demo è completamente responsive e quindi accessibile sia da computer che da smartphone. Nella schermata iniziale, riportata nella Figura 9, sono visibili sulla mappa tutte le aziende interessate con relativo tasto di ricerca, in alto a destra è visibile il pulsante di login che mostra il form da compilare con le credenziali assegnate dal consorzio per poter accedere al proprio profilo.

Figura 9. Schermata pagina "Home.html"

a) Profili utenti

Per l’accesso all’area riservata sono stati previsti due tipologie di profilo utente: la prima dedicata alla singola azienda, che può vedere i propri dati di interesse sia personali che rilevati dai sensori, la seconda rivolta al consorzio/GAL, che come ente superiore può visualizzare le informazioni di tutte le aziende aderenti e visualizzare i valori di tutti i sensori attivi sul territorio.

Profilo “Azienda”

Ogni azienda che ha aderito al consorzio potrà fare richiesta delle credenziali di accesso, grazie alle quali potrà accedere alla propria area riservata e visualizzare i propri dati personali e quelli generati dai sensori (Figura 10). Inoltre in futuro saranno visibili anche alcune statiche complessive relative ai dati di tutte le aziende coinvolte.

Figura 10 Pagina dedicata all’area riservata di una singola azienda

Figura 11. Pagina dedicata al consorzio o al GAL

Profilo “Consorzio/GAL”

Le credenziali dedicate al consorzio consentono di visualizzare i dati sia singoli che aggregati di tutte le aziende. Nella pagina dedicata al consorzio viene mostrata oltre alla mappa anche la lista di tutte le aziende aderenti al consorzio con la possibilità di cercarle sulla mappa (Figura 11).

Mostra l’elenco di mappe disponibili e attraverso delle caselle di spunta offre all’utente la possibilità di aggiungere o rimuovere un layer dalla mappa in base alle proprie preferenze.

Inoltre per aumentare maggiormente la leggibilità e la significatività dei dati a disposizione per ogni mappa in formato TIFF è stata definita una scala di colorazione ad hoc con relativa leggenda associata.

b) Le Icone

Nell’area riservata, dedicata alle aziende e al consorzio è visibile una barra di navigazione posta in alto che consente di accedere in modo diretto ad alcune delle funzionalità principali che l’applicazione offre. Oltre alle usuali icone che consentono di tornare alla schermata iniziale, di ricevere informazioni o di disconnettersi, sono presenti (Figura 12):

“Profilo Azienda/Aziende” mostra le principali informazioni relative alla singola azienda o nel caso del consorzio mostra l’elenco di tutte le aziende aderenti.

“Concimi” mostra la lista dei concimi utilizzati dall’azienda.

“Macchine” mostra la lista dei macchinari utilizzati dall’azienda per il processo produttivo.

“Registro terreni” mostra la tabella contenente i terreni in possesso o affittati dall’azienda per la coltivazione.

“Statistiche” mostra la sezione dedicata alla creazione di grafici.

c) Visualizzazione mappa

La mappa occupa la parte principale della schermata, per aiutare nella esplorazione delle varie mappe sono stati inseriti vari pulsanti.

- Consente di ritornare allo zoom iniziale

- Permette di scegliere due viste: una che mostra solo la mappa e quella completa che invece mostra tutte le altre funzionalità ed è impostata di default.

- Se si accede come consorzio, consente di cercare sulla mappa una determinata azienda in base alla scelta fatta tramite un menù tendina.

- Pulsanti standard per zoomare sulla mappa (Figura 15).

- Consente di cercare un qualsiasi indirizzo sulla mappa.

- Mostra l’elenco di mappe disponibili (Figura 16) e attraverso delle caselle di spunta offre all’utente la possibilità di aggiungere o rimuovere un layer dalla mappa in base alle proprie preferenze.

d) Profilo azienda

In questa sezione è possibile visualizzare il profilo dell’azienda con le informazioni principali, dei dati aggregati relativi alla produzione, la lista di tutti i terreni con riferimento catastale, l’elenco del concime e dei macchinari utilizzati con i relativi dettagli. Inoltre se si accede come singola azienda, questa potrà aggiungere un nuovo concime o macchinario alla lista (Figura 16).

Figura 12

Figura 13

Figura 14

Figura 15

Figura 16

Figura 17

a) Creazione dinamica di grafici personalizzati

Questa sezione consente all’utente di scegliere il tipo di grafico da utilizzare, quale colonna della tabella porre come asse X e quali dati invece posizionare sull’asse Y. Per generare un grafico

Sono stati scelti i seguenti pulsanti:

- Mostra/nasconde la lista di attributi selezionabili (Figura 17).

- Menù a tendina contenente tutti gli attributi della tabella che consente di selezionare un solo attributo da porre sull’asse delle ascisse.

Nella figura si possono vedere gli attributi che l’utente può posizionare sull’asse delle ordinate (Figura 18). Inoltre, è possibile selezionare anche il tipo di dato se si tratta di un numero, una stringa oppure una data (utile nel caso di Time Line Chart) (Figura 18).

Questo pulsante apre un menù che permette di scegliere la tipologia di grafico da generare tra quelle offerte riportate in Figura 19.

Nella figura 20 viene riportato un esempio di grafico di tipo Time FLine dove sull’asse X è stato scelto come attributo la data mentre sull’asse Y è possibile vedere l’andamento di temperatura, umidità e pioggia.

Figura 18. Menù a tendina per selezione attributi

Figura 19. Pulsante di scelta della tipologia di grafico

Figura 20. Esempio di grafico di tipo Time Line

Tecnologie utilizzate

Per la raccolta, correzione e facile lettura dei dati sono stati utilizzati dei fogli Excel, mentre il salvataggio dei file è stato effettuato in formato CSV, dove il carattere di delimitazione tra

i campi è la virgola.

La lettura, modifica ed esportazione delle mappe è stata effettuata attraverso il noto software QGIS, un'applicazione desktop GIS open source che permette di far confluire dati provenienti da diverse fonti in un unico progetto di analisi territoriale. I dati, divisi in layer, possono essere analizzati e da essi viene creata l'immagine mappa con il graficismo che può essere personalizzato dall'utente ed eventualmente rispondere alle analisi tipiche del GIS - gradazione di colori, sfumatura di colore, valore unico. La mappa può essere arricchita da icone e da etichette dipendenti dagli attributi degli elementi cartografici.

La demo web application è stata realizzata utilizzato i seguenti linguaggi, librerie e framework:

- HTML5: un linguaggio di markup per la strutturazione delle pagine web, pubblicato come W3C Recommendation da ottobre 2014.

- CSS3: è un linguaggio usato per definire la formattazione e lo stile di documenti HTML, XHTML e XML, ad esempio i siti web e relative pagine web.

- Javascript: si tratta di un linguaggio di programmazione orientato agli oggetti e agli eventi, comunemente utilizzato nella programmazione Web lato client (esteso poi anche al lato server) per la creazione di effetti dinamici interattivi tramite funzioni di script invocate da eventi innescati a loro volta in vari modi dall'utente sulla pagina web in uso (mouse, tastiera, caricamento della pagina ecc...).

- Leafleat: è una libreria JavaScript per sviluppare mappe geografiche interattive. Sviluppato dal 2010, supporta la maggior parte dei browser. Permette di mostrare punti di interesse, linee o aree, o strutture dati come file GeoJSON, o livelli interattivi, su una mappa a tasselli.

- Google Charts: libreria Javascript che consente la creazione di grafici a partire da un insieme di dati organizzati in array o tabelle.

- Bootstrap: framework open-source che consente di creare elementi responsive, perciò consente alle pagine web di essere visualizzate in modo ottimale su qualsiasi dispositivo PC, tablet o mobile.

- JQuery: è una libreria JavaScript per applicazioni web, nasce con l'obiettivo di semplificare la selezione, la manipolazione, la gestione degli eventi e l'animazione di elementi DOM in pagine HTML, nonché semplificare l'uso di funzionalità AJAX, la gestione degli eventi e la manipolazione dei CSS.

- AJAX: raccolta di funzioni JavaScript per la realizzazione di applicazioni web interattive, si base su uno scambio di dati in background fra web browser e server, consentendo così l'aggiornamento dinamico di una pagina web senza esplicito ricaricamento da parte dell'utente. In questo caso è stato utilizzato per il caricamento dinamico delle mappe e dei file CSV.

- Chroma: libreria JavaScript per la gestione dei colori, è stata utilizzata per la colorazione delle mappe e delle relative leggende.

Dal momento che il progetto è ancora in una fase iniziale, si è preferito non utilizzare un linguaggio di back-end lato server, per consentirne la scelta in modo più appropriato in una fase successiva.

Risultati

· Base cartografica del territorio di interesse;

· Web app per la raccolta di informazioni già disponibili ed interoperabile per una successiva integrazione con altri strati informativi;

· Formalizzazione dei paesaggi rurali tradizionali.

Indicatori di attività

· Numero 6 carte tematiche