Web GIS, statistical geospatial data visualization and real time monitoring
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Web Gis platform, autocorrelation, geospatial statistical data, density maps, real time monitoring, earthquake monitoring, transport monitoring, heatmaps
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Web GIS, statistical geospatial data visualization and real time monitoring
- 1. Alessandro Capezzuoli [email protected] www.statview.eu Una piattaforma web GIS per la visualizzazione, l'analisi e il monitoraggio dei dati statistici e geospaziali
- 2. I SISTEMI WEB GIS I DATI STATISTICI STATVIEW Alessandro Capezzuoli [email protected]
- 3. 1 - Acquisizione 2 - Trattamento 3 - Diffusione ALESSANDRO CAPEZZUOLI La diffusioneI DATI STATISTICI 1
- 4. La diffusioneI DATI STATISTICI 2
- 5. MODELLO (Standard) DATI STASTISTICI: JSON-stat, SDMX (JSON statistical standard , Statistical Data and Metadata Exchange) TRASPORTI: GTFS (General Transit Feed Specification) ALESSANDRO CAPEZZUOLI I DATI STATISTICI TERREMOTI: FDSNWS (Event Federation of Digital Seismograph Networks Web Services) FORMATO 1 2 ARCHITETTURA 3 La diffusione 3
- 6. 1ALESSANDRO CAPEZZUOLI I DATI STATISTICI Il modello JSON-stat 4
- 7. JSON-STAT, SDMX, ODATA ALESSANDRO CAPEZZUOLI 5
- 8. JSON-STAT, SDMX, ODATA ALESSANDRO CAPEZZUOLI 6
- 9. ALESSANDRO CAPEZZUOLI I DATI STATISTICI Application Programming Interface (API) 7
- 10. SOAP Simple Object Access Protocol REST Representation State Transfer I DATI STATISTICI SOAP vs REST ALESSANDRO CAPEZZUOLI 8
- 11. 1) Identificazione delle risorse http://apistat.istat.it/?dataset=DCIS_VEICOLIINCID1&dim=,2,4,8,1,2,13,2148&idLa yer=1002&q=getdatajsonnuts 2) Utilizzo esplicito dei metodi HTTP 3) Risorse autodescrittive I principi REST non pongono nessun vincolo sulle modalità di rappresentazione di una risorsa. Virtualmente possiamo utilizzare il formato che preferiamo senza essere obbligati a seguire uno standard. Di fatto, però, è opportuno utilizzare formati il più possibile standard in modo da semplificare l’interazione con i client (JSON-stat?). 4) Collegamenti tra risorse Un altro vincolo dei principi REST consiste nella necessità che le risorse siano tra loro messe in relazione tramite link ipertestuali. Questo principio è anche noto come HATEOAS, dall’acronimo di Hypermedia As The Engine Of Application State, e pone l’accento sulle modalità di gestione dello stato dell’applicazione. 5) Comunicazione senza stato REST prevede la comunicazione stateless, ma un’applicazione può avere uno stato. La responsabilità della gestione di tale stato non deve essere conferita al server, ma rientra nei compiti del client. Metodo HTTP Operazione CRUD Descrizione POST Create Crea una nuova risorsa GET Read Ottiene una risorsa esistente PUT Update Aggiorna una risorsa o ne modifica lo stato DELETE Delete Elimina una risorsa Create Read Update Delete I DATI STATISTICI Le operazioni CRUD ALESSANDRO CAPEZZUOLI 9
- 12. WITHOUT REST WITH REST I DATI STATISTICI Architettura REST ALESSANDRO CAPEZZUOLI 10
- 13. ● Buffering ● Network analysis ● Topology Overlay I SISTEMI WEB GIS Caratteristiche ALESSANDRO CAPEZZUOLI 11
- 14. PUNTI SU POLIGONI Es. tipologia del suolo in cui cade un traliccio elettrico LINEE SU POLIGONI Es. tipologia del suolo in cui cade un tratto di strada POLIGONI SU POLIGONI Es. tipologia del suolo in cui cade un fabbricato SOVRAPPOSIZIONE DI DIVERSI STRATI (LAYERS) I SISTEMI WEB GIS Overlay Topologico ALESSANDRO CAPEZZUOLI 12
- 15. Aree di rispetto intorno a specifici elementi geografici Le linee elettriche ad alta tensione prevedono delle fasce di rispetto di oltre 250 metri per parte; le leggi ambientali prevedono l'inedificabilità entro una specifica distanza dalle rive di corsi d'acqua, laghi e mare; un ponte ripetitore copre un'area con un determinato raggio. I buffer possono essere: • asimmetrici rispetto, ad esempio, ai due lati di un elemento lineare • parametrizzati a seconda delle caratteristiche dell'elemento (es. tensione di esercizio delle linee elettriche) I SISTEMI WEB GIS Buffering ALESSANDRO CAPEZZUOLI 13
- 16. Quali reti? Trasporto, distribuzione, comunicazione • Ricerca del minimo percorso su una rete o comunque del percorso meno costoso • Verifica delle connettività tra due punti della rete • Allocazione di porzioni della rete ad un fornitore o consumatore di risorse I SISTEMI WEB GIS Analisi di rete ALESSANDRO CAPEZZUOLI 14
- 17. StatVIEW è una piattaforma web GIS che utilizza: 1) Un map server e un database con la sua componente geospaziale (Geoserver, Postgres, PostGIS) 2) Differenti fonti di dati (datawarehouse, web service, database, etc.) 3) Motore di interrogazione e interfaccia utente WMS WFS WCS StatVIEW Sistema scalabile o Supporta differenti fonti di dati (database, files, web service) o Supporta differenti modelli per l’open data (SDMX, DDI, JSON-STAT) o Supporta differenti formati per l’open data (XML, JSON) STATVIEW Caratteristiche ALESSANDRO CAPEZZUOLI 15
- 19. Dimensioni associate al dataset Differenti rappresentazioni (Mappe, Grafici, Tabelle) Ricerca personalizzata Mappa di densità – incidenti stradali STATVIEW Mappe di densità ALESSANDRO CAPEZZUOLI 17
- 20. Grafico dinamico per gli incidenti stradali STATVIEW Grafici dinamici ALESSANDRO CAPEZZUOLI 18
- 21. Tabella realizzata attraverso il toolkit JSON-stat Table Browser STATVIEW Tabelle ALESSANDRO CAPEZZUOLI 19
- 22. Dati sui Permessi di soggiorno Selezionando un layer e, per esempio, una diversa mappa di base, un diverso gradiente di colore o una diversa partizione (quartile, quintile, etc.) è possibile ottenere differenti visualizzazioni per una migliore comprensione dei fenomeni Layer che crea un bubble chart attraverso una query geospaziale Layer che contiene le associazioni geolocalizzate che forniscono servizi ai migranti STATVIEW Overaly ALESSANDRO CAPEZZUOLI 20
- 23. OSRM (Open Source Routing Machine): algoritmo che consente di ottenere il percorso stradale più breve tra due punti geolocalizzati STATVIEW Routing ALESSANDRO CAPEZZUOLI 21
- 24. La dimensione delle frecce fornisce un’idea della portata del flusso Flussi in entrata e in uscita da un certo confine territoriale per rappresentare i trasferimenti di residenza TRASFERIMENTI DI RESIDENZA E’ possibile scegliere il range di distanza o la massima distanza entro la quale visualizzare il flusso STATVIEW Flussi ALESSANDRO CAPEZZUOLI 22
- 25. REGIONI Dati sull’occupazione rappresentati a livello regionale STATVIEW Livelli territoriali ALESSANDRO CAPEZZUOLI 23
- 26. COMUNI Cittadini Romeni residenti nei comuni della regione Lazio STATVIEW Livelli territoriali ALESSANDRO CAPEZZUOLI 24
- 27. "41.9284106"|"12.4840124" STATVIEW Dati geolocalizzati e codificati ALESSANDRO CAPEZZUOLI 25
- 28. Applicazione che permette la gestione dei centri di accoglienza in base alla capienza e alla disponibilità STATVIEW Applicazioni web ad hoc ALESSANDRO CAPEZZUOLI 26
- 29. L'algoritmo K-Means è un algoritmo di clustering, progettato nel 1967 da MacQeen, che permette di suddividere gruppi di oggetti in K partizioni sulla base dei loro attributi. Tutti gli oggetti sono rappresentati come vettori, quindi formano uno spazio vettoriale. K-means minimizza la deviazione standard. Ogni cluster viene identificato mediante un centroide o punto medio. L'algoritmo segue una procedura iterativa: • inizialmente crea K partizioni e assegna ad ogni partizione i punti d'ingresso o • casualmente o usando alcune informazioni euristiche; • calcola il centroide di ogni gruppo; • costruisce quindi una nuova partizione associando ogni punto d'ingresso al cluster il cui centroide è più vicino ad esso; • vengono ricalcolati i centroidi per i nuovi cluster e così via, finché l'algoritmo non converge STATVIEW Clustering ALESSANDRO CAPEZZUOLI 27
- 30. Esempio di clustering ottenuto con i punti geolocalizzati STATVIEW Clustering ALESSANDRO CAPEZZUOLI 28
- 31. Heatmap dei musei e delle aree archeologiche private STATVIEW Heatmap ALESSANDRO CAPEZZUOLI 29
- 32. STATVIEW Monitoraggio, raccolta e analisi dati APPLICATION WRAPPERS DB XML DOCS CSV FILES WEB SERVICES ARCHIVIAZIONE DIFFUSIONE VISUALIZZAZIONE ALESSANDRO CAPEZZUOLI 30
- 33. Una variabile regionalizzata Z(x) è una variabile con valore fortemente dipendente dalla posizione spaziale. α = componente casuale R(x) = componente regionalizzata La condizione è che R(x) sia preponderante rispetto alla componente casuale AUTOCORRELAZIONE: Tutto è correlato con tutto, ma le cose vicine sono più correlate delle cose lontane «Prima legge di Tobler» Teoria delle Variabili Regionalizzate di Matheron (1965) STATVIEW Autocorrelazione ALESSANDRO CAPEZZUOLI 31
- 34. Il kriging è un metodo di regressione usato nell'ambito dell'analisi spaziale (geostatistica) che permette di interpolare una grandezza nello spazio, minimizzando l’errore quadratico medio. In statistica è meglio noto come processo gaussiano. Deve il suo nome a Danie Krige, ingegnere minerario sudafricano che sviluppò negli anni ’50 alcuni metodi empirici per la previsione della distribuzione di minerale nel sottosuolo a partire da campionamenti del terreno. STATVIEW Autocorrelazione ALESSANDRO CAPEZZUOLI 32
- 35. Conoscendo il valore di una grandezza in alcuni punti nello spazio (per esempio la temperatura misurata in ogni città di una regione), si può determinare il valore della grandezza in altri punti per i quali non esistono misure, per esempio una località sprovvista di termometri. Nel kriging, questa interpolazione spaziale si basa sull'autocorrelazione della grandezza, cioè l’assunto che la grandezza in oggetto vari nello spazio con continuità. Il valore incognito in un punto viene calcolato con una media pesata dei valori noti. I pesi che vengono dati alle misure note (es. le temperature misurate nelle città) dipendono dalla relazione spaziale tra i valori misurati nell'intorno del punto incognito (es. il punto in campagna). STATVIEW Autocorrelazione ALESSANDRO CAPEZZUOLI 33
- 36. Per calcolare i pesi si usa il semivariogramma, un grafico che mette in relazione la distanza tra due punti e il valore di semivarianza tra le misure effettuate in questi due punti. Il semivariogramma espone, sia in maniera qualitativa che quantitativa, il grado di dipendenza spaziale, che altro non è che l’autocorrelazione vista prima. Dipendenza spaziale Indipendenza spaziale STATVIEW Semivariogramma ALESSANDRO CAPEZZUOLI 34
- 37. STATVIEW Monitoraggio: i terremoti ALESSANDRO CAPEZZUOLI 35
- 38. STATVIEW Monitoraggio: i terremoti ALESSANDRO CAPEZZUOLI 36
- 39. 24/12/2016 17/01/201724/08/2016 18/01/2017 STATVIEW Monitoraggio: i terremoti ALESSANDRO CAPEZZUOLI 37
- 40. STATVIEW Monitoraggio: i trasporti ALESSANDRO CAPEZZUOLI 38