Le specifiche tecniche del CdV #top

Specifiche tecniche del sistema di interscambio di dati botanici denominato

“Catasto digitale del Verde (CdV)”


 Versione 1.0



Definizione di Catasto digitale del Verde


Il presente documento specifica una modalità aperta e condivisa di registrazione digitale delle informazioni relative al patrimonio botanico: alberi e arbusti, superfici verdi e aree boschive, parchi e aree agricole.

Tale specifica propone un formato di  archiviazione dei dati standardizzato e interoperabile che possa consentire la costruzione di un Catasto nazionale digitale del Verde. Distribuito e non centralizzato, non proprietario, liberamente consultabile come dato aperto, capace di archiviare informazioni circa la consistenza botanica degli elementi verdi, la localizzazione geografica, la consistenza metrica, la sequenza storica di eventi manutentivi, diagnostici e fitosanitari.


Il Catasto del Verde propone un organizzazione dei dati aperta, evolutiva, integrabile nel tempo per poter dare risposta alle esigenze che la comunità dei professionisti del settore esprimerà nell’uso quotidiano di questo strumento, sia sul versante statistico-scientifico che su quello della gestione quotidiana degli interventi manutentivi.


Il progetto del Catasto del Verde fa proprie le raccomandazioni del “Libro Bianco per il riuso delle informazioni del settore pubblico “ (http://www.evpsi.org/librobianco).

Le specifiche tecniche fanno riferimento a formati di gestione dei dati, in particolare quelli di natura geografica, riconosciuti e utilizzati dalla comunità scientifica più all’avanguardia su questi temi. In particolare, vengono proposti gli standard geografici certificati dall’ OGC - Open Geospatial Consortium (http://www.opengeospatial.org) e per la memorizzazione dei dati tabellari si fa riferimento a struttura tabellari aperte (XML, JSON) gestibili su piattaforme di database NoSQL, piu flessibili nella gestione di dataset con livelli di specificazione del dato molto differenziati.


L’architettura aperta del Catasto del Verde consente una facile integrazione del vastissimo patrimonio informativo digitale botanico esistente archiviato in piattaforme diverse, proprietarie, chiuse e non interoperabili.


Il Catasto del Verde non è una piattaforma software, ma rappresenta una linea guida per una intelligente e strutturata memorizzazione dei dati botanici, linea guida che una qualsiasi software-house o un programmatore può implementare in un proprio nodo, su di un proprio server, fisico o in cloud, che poi potrà essere integrato nella rete di server che costituirà l’architettura del Catasto del Verde.



La struttura relazionale del Catasto digitale del Verde


Il database che contiene i dati del Catasto del Verde è un database distribuito costituito da nodi gestiti in totale autonomia e con modalità operative sulle quali il presente documento non entra nel merito. Ogni nodo contiene informazioni botaniche su una specifica area (comune, provincia, regione, comunità montana, bacino), area che non necessariamente deve essere sotto il totale controllo di quel nodo.

Ogni nodo è autonomo, e può gestire una qualsiasi porzione di territorio, e all’interno di quella decidere di memorizzare solo alcune tipologie di dati e non altre.

Ad esempio, su di una stessa provincia possono essere presenti più nodi del Catasto del Verde. Uno gestito per esempio dalla provincia contenente gli alberi monumentali, un altro gestito da un’associazione di agricoltori che contiene solo dati relativi alle colture agricole presenti in quell’area, e ancora n nodi intestati ai comuni principali che gestiscono il verde pubblico comunale in maniera autonoma.

La ridondanza informativa viene risolta dal semplice fatto che i dati vengono caricati e gestiti solo da chi ha una propria responsabilità manutentiva/gestionale. Un comune gestisce il proprio patrimonio botanico pubblico. Il proprietario di un parco privato all’interno dello stesso comune potrebbe attivare un proprio nodo del Catasto del Verde per usi manutentivi suoi propri, condividendo pubblicamente le informazioni e integrando di fatto il bilancio botanico comunale.


Come nel modello peer-to-peer, che ha avuto nello scambio di video e file musicali il suo utilizzo più significativo e efficace, anche il modello proposto per l’organizzazione dei dati del Catasto del Verde prevede nodi autonomi che possano dialogare tra loro a formare un Catasto del Verde distribuito ma visibile come unica entità.


Per ottenere questo risultato è necessario che i nodi condividano un protocollo per cui ad ogni nuova attivazione di un nodo, questo possa comunicare le proprie caratteristiche a tutti gli altri nodi, con un meccanismo di propagazione dell’informazione e di sincronizzazione dei nodi trasparente e auto-organizzato.

Grazie a questo meccanismo di condivisione delle informazioni, ogni nodo può gestire in totale autonomia i propri dati caricati, ma può vedere anche tutti gli altri dati caricati su nodi diversi.


Nelle specifiche tecniche di collegamento e replica di un nodo sono indicate le modalità di connessione logica tra i diversi nodi.



Classi degli oggetti gestiti nel Catasto del Verde


L’intero patrimonio informativo del Catasto del Verde viene suddiviso in tre classi di oggetti.


1. Oggetti puntuali

2. Superfici

3. Zone amministrative


Alla prima classe Oggetti puntuali appartengono tutte le entità botaniche o comunque legate al tema della gestione del verde, che hanno una localizzazione puntuale. Alberi, arbusti, giochi, panchine, pali, fontanelle…


Alla seconda classe Superfici appartengono tutte le superfici a verde o comunque riconducibili al capitolo gestione del verde. Prati, terreni coltivati, boschi, macchie arbustive, terreno incolto, superfici verdi orizzontali e verticali su edifici esistenti…


Alla terza classe Zone amministrative appartengono i confini amministrativi che definiscono una zonizzazione specifica. Perimetrazione comunale delle aree verdi, particelle catastali, perimetri d’ambito e di bacino, zonizzazione dei piani regolatori….


Il Catasto del Verde è di natura geometrica, per cui ogni entità registrata ha una sua componente spaziale correlata alla componente informativa alfanumerica.


Oggetti puntuali e superfici registrano oltre ai dati assoluti circa la specifica botanica o dimensionale della specie, anche dati storicizzati di interventi manutentivi, diagnostici, fitosanitari.


Le tre classi di oggetti sono autonome e non correlate tra loro, se non spazialmente, ovvero rispetto alla localizzazione assoluta in mappa.


Le Zone Amministrative sono oggetti spaziali che in molti casi possono essere derivati e non gestiti internamente al Catasto del Verde. I confini comunali, le particelle catastali, la zonizzazione del PRG, sono esempi di Zone Amministrative che possono non essere duplicate all’interno del Catasto del Verde. Diversamente i confini e le codifiche delle aree verdi imposte dagli uffici per necessità amministrative e contabili, sono Zone che trovano nel Catasto del Verde il luogo più  indicato per la loro memorizzazione e gestione.



Il database Alberi&Arbusti


Il Catasto del Verde si interfaccia ad un database denominato Alberi&Arbusti, un archivio in continuo e costante aggiornamento, che contiene ad oggi informazioni botaniche su circa un migliaio di specie tra le più comuni presenti sul territorio italiano.


Compito di questo database è quello di centralizzare tutte le informazioni di natura botanica che, agganciate alle informazioni locali di ogni rilievo, consentano monitoraggi botanici e ambientali rilevanti dal punto di vista ecosistemico.


Il database è interrogabile in modalità webservice REST, secondo specifiche che verranno illustrate in un documento separato, e la chiave di accesso è il nome scientifico latino della specie.

Nome scientifico che il Catasto del Verde promuove come relazione univoca tra ogni singolo oggetto botanico e il database Alberi&Arbusti. Nome che dovrà essere selezionato da un elenco generato dal presente database, ad evitare errori tipografici assai frequenti nella specificazione latina.


Il contenuto informativo del presente database, la struttura e la gestione non rientrano nei contenuti specifici del capitolo Catasto del Verde.


I nomi scientifici possono essere recuperati da fonti informative alternative, come ad esempio il database di The Plant List (www.theplantlist.org) , piuttosto che pagine Wikipedia, pur mantenendo medesima sintassi e classificazione tassonomica.

 



Struttura logica delle “Superfici”


L’oggetto “Superficie” rappresentato in formato JSON, è costituito da un identificativo “_id”, un parametro “job” che individua l’appartenenza ad un contesto, una zona, un comune di riferimento, e una rappresentazione in formato GeoJSON di un oggetto areale contenente una serie di proprietà “properties”, di seguito descritte.


{

 "_id": {

    "$oid": stringa esadecimale univoca 24 caratteri

 },

 "job": nomedelnodo,

 "type": "Feature",

 "properties": {

    "Superficie": superficie (mq.),

    "Editor": username utente ultima modifica,

    "classe_area": vedi Elenco Classi Area,

    "tipologia_area": vedi Elenco Tipologia Area,

    "genere_area": vedi Elenco Genere Specie,

 “Altezza_area”: altezza (m) specie,

    "ts": timestamp,

    "ev": [

        {

            "data": data in formato “gg/mm/aaaa”,

            "tipo": vedi Elenco Tipologia Evento,

            "note": note

        }

    ]

 },

 "geometry": {

    "type": "MultiPolygon",

    "coordinates": [

        [

            [

                [

                    Longitudine WGS84 0,

                    Latitudine WGS84 0

                ],

                [

                    Longitudine WGS84 1,

                    Latitudine WGS84 1

                ],

                [

                    Longitudine WGS84 2,

                    Latitudine WGS84 2

                ],

                [

                    Longitudine WGS84 n,

                    Latitudine WGS84 n

                ],

  ……..

                [

                    Longitudine WGS84 0,

                    Latitudine WGS84 0

                ]

            ]

        ]

    ]

 }

}


Elenco Genere e Specie (genere_area)

L’elenco delle specie botaniche è desunto dal database Alberi&Arbusti, un database interrogabile in modalità webservice REST, e per il quale verranno fornite le specifiche per il suo libero utilizzo. SI rimanda alla sezione Database Alberi&Arbusti


Elenco Classi Area (classe_area)

PT Piena terra

VO verde pensile orizzontale

VV verde pensile verticale

FI fioriera

SI Superficie impermeabile


Elenco Tipologia Area (tipologia_area)

CA Calcestre

AS Asfalto

AG Area giochi

AU Autobloccante

TN Terreno nudo

PC Prato carrabile

PR Prato

GA Gruppo di alberi

GB Gruppo di arbusti

SI Siepe

TP Tappezzanti


Elenco Tipologia Evento (tipo)

PO Potatura

DA Danneggiamento

FP Fitopatologie/Parassiti

MH Misurazione altezza

DM Messa a dimora

RM Rimozione

CC Concimazione

TP Taglio prato

RF Raccolta foglie

AL Altro




Struttura logica degli “Oggetti Puntuali”


L’oggetto “Oggetto Puntuale ” rappresentato in formato JSON, è costituito da un identificativo “_id”, un parametro “job” che individua l’appartenenza ad un contesto, una zona, un comune di riferimento, e una rappresentazione in formato GeoJSON di un oggetto puntuale contenente una serie di proprietà “properties”, di seguito descritte.


{

 "_id": {

    "$oid": stringa esadecimale univoca 24 caratteri

 },

 "job": nomedelnodo,

 "type": "Feature",

 "properties": {

    "Genere": vedi Elenco Genere Specie,

    "dia_chioma": diametro chioma (m.) ,

    "circ": circonferenza chioma (cm.) ,

 "alt": altezza pianta,

    "Editor": username utente ultima modifica,

    "n_progr": numero identificativo oggetto,

    "id": identificativo attribuito in automatico dal sistema (vedi _id sopra),

    "stato": vedi Elenco Stato,

    "veg": vedi Elenco Habitus,

    "Superficie": superficie coperta (mq.),

    "ts": timestamp ,

"ev": [

        {

            "data": data in formato “gg/mm/aaaa”,

            "tipo": vedi Elenco Tipologia Evento,

            "note": note

        }

    ]

},

 "geometry": {

    "type": "Point",

    "coordinates": [

        Longitudine WGS84,

            Latitudine WGS84

    ]

 }

}


Elenco Aggregazione (stato)

GR Gruppo

FI Filare

IS Isolato


Elenco Habitus (veg)

ALB Albero

ARB Arbusto


Elenco Tipologia Evento (tipo)

PO Potatura

DA Danneggiamento

FP Fitopatologie/Parassiti

MH Misurazione altezza

DM Messa a dimora

RM Rimozione

CC Concimazione

AL Altro




Struttura logica delle “Zone Amministrative”


L’oggetto “Zona Amministrativa” rappresentato in formato JSON, è costituito da un identificativo “_id”, un parametro “job” che individua l’appartenenza ad un cluster, una zona, un comune di riferimento, e una rappresentazione in formato GeoJSON di un oggetto areale contenente una serie di proprietà “properties”. Tali proprietà sono libere nel loro numero e nella loro definizione. Se ad esempio la zona amministrativa è il tematismo catastale, le 3 proprietà che indicheranno una singola particella  saranno Codice Belfiore, Foglio e Particella.

Se la zona è una suddivisione di aree per la manutenzione, verosimilmente vi sarà almeno un campo identificatico con il codice o il nome della zona.

Se la zona è l’organizzazione per quartieri del comune, anche in questo caso vi sarà un campo che indica il numero o il nome del quartiere.

Le zone amministrative possono essere più d’una per ogni progetto, e servono solo a localizzare un area e a creare dei cluster per le operazioni statistiche territoriali (ad es. quante piante per zona, quanta superficie a prato per ogni quartiere, quali specie e quante piante per specie in un parco.

E’ facoltà di ogni singolo nodo della rete di server che compongono il Catasto Digitale del Verde, codificare queste zone e renderle disponibili agli altri nodi affinche gli utenti possano utilizzarle per le proprie selezioni.


Tra Zona Amministrativa e Superfici e/o Oggetti Puntuali c’è una relazione spaziale dinamica che non viene registrata e mantenuta tra le proprietà di ogni singolo oggetto. La regola per cui la tal pianta appartiene alla tal aiuola nasce dal rapporto topologico dell’oggetto puntuale “pianta” che è contenuto spazialmente nell’oggetto areale “aiuola”, e non grazie un supposto campo “zona” nella definizione dei parametri che definiscono l’oggetto pianta.


{

 "_id": {

    "$oid": stringa esadecimale univoca 24 caratteri

 },

 "job": nomedelnodo,

 "type": "Feature",

 "properties": {

Parametri che codificano la specifica zona  (ad esempio Foglio e Mappale, Codice  Area, Quartiere….,

 },

 "geometry": {

    "type": "MultiPolygon",

    "coordinates": [

        [

            [

                [

                    Longitudine WGS84 0,

                    Latitudine WGS84 0

                ],

                [

                    Longitudine WGS84 1,

                    Latitudine WGS84 1

                ],

                [

                    Longitudine WGS84 2,

                    Latitudine WGS84 2

                ],

                [

                    Longitudine WGS84 n,

                    Latitudine WGS84 n

                ],

  ……..

                [

                    Longitudine WGS84 0,

                    Latitudine WGS84 0

                ]

            ]

        ]

    ]

 }

}




Collegamento dei nodi del Catasto Digitale del Verde


Ogni nodo è rappresentato da un server, fisico o virtuale, e dal suo indirizzo IP pubblico.

Il meccanismo di abilitazione dei server ricalca le modalità di gestione dei server DNS, ovvero il network di server che traducono ogni chiamata nominale ad un sito web in una chiamata con un indirizzo IP numerico.


Una volta attivato un nodo del Catasto Digitale del Verde, per funzionare in sincronia con gli altri nodi questo dovrà registrare uno o più indirizzi di altri nodi della rete, attraverso i quali avverrà la sincronizzazione dei database e la possibilità di interrogarli come fossero un unico sistema.

Se verrà inserito un unico indirizzo, in caso di caduta o malfunzionamento del nodo a cui si è agganciati, il nuovo nodo resterà isolato. Se diversamente si forniranno più indirizzi, in caso di cadute o cessazioni di nodi, il server proverà a collegarsi ad altri nodi fino a che non ne troverà uno funzionante.

Questo meccanismo cosiddetto peer-to-peer consente una distribuzione dei nodi senza una gerarchia prestabilita e quindi senza che vi debba essere il controllo di un ente sopra gli altri.


Questo meccanismo di propagazione deve essere garantito dalla presenza su ogni nodo di un webservice in modalità REST che accettando in input l’indirizzo di un nuovo nodo, verifichi se è stato registrato o meno nel proprio db, lo registri in caso di assenza e lo comunichi a tutti gli altri nodi presente nel proprio elenco.


Il dettaglio tecnico e il procotollo di comunicazione digitale per mantenere la sincronizzazione tra i vari nodi del Catasto Digitale del Verde sarà oggetto di un documento di dettaglio specifico.




Appendice - Dal CdV ai bilanci del patrimonio verde ai sensi della legge 10/2013


I dati raccolti per il Catasto Digitale del Verde sono utilizzati per bilanci del patrimonio verde ai sensi della legge 10/2013.

Interrogando in tempo reale il DB del CdV, incrociato con il DB Alberi&Arbusti, si ottengono informazioni sulla consistenza della vegetazione e relative prestazioni ecosistemiche.


Ad esempio:

- Quantità per specie arborea e arbustiva e per tipologia di area

- Calcolo superficie fogliare totale, indice sintetico della quantità di vegetazione da cui derivano stime di parametri ambientali quali la quantità di CO2 fissata.

- Distribuzione geografica e intensità delle avversità fitopatologie e delle pollinosi.

- Alberi monumentali.

- Quantità di superficie filtrante delle acque meteoriche e superficiali.