Inizialmente i sistemi GIS sono vissuti per anni relegati a ruoli marginali all'interno delle aziende, perché molto costosi ed operanti in ambienti proprietari. Ciò era dovuto principalmente alle caratteristiche dei primi strumenti GIS (ambienti proprietari, scarsa propensione all'integrazione con altri elementi dell'Information Technology, ecc...), citate in precedenza.

La successiva trasformazione, avvenuta in questi ultimi anni, grazie alla disponibilità di DBMS capaci di memorizzare anche i dati multimediali e la più capillare diffusione dei sistemi GIS, ha consentito a tutti i settori delle aziende di usufruire dei notevoli vantaggi offerti dall'utilizzo dei dati geografici come ulteriore elemento utile alla pianificazione, alla progettazione, al marketing, alla logistica, alla gestione, ecc..

L'affermazione contemporanea di DBMS in grado di memorizzare dati geografici, di standard quali la piattaforma Windows e l'architettura di rete Internet/Intranet, ha dato notevole impulso alla trasformazione delle soluzioni GIS offerte da parte di tutti i produttori di tali tecnologie.

ESRI ha tradotto tale trasformazione ed innovazione nel "sistema ArcGIS".

ArcGIS è una famiglia di prodotti GIS estremamente ricca di funzionalità ed altamente scalabile per la gestione, la creazione, l'integrazione, l'analisi e la distribuzione di tutti i tipi di dati geografici, in grado di soddisfare le esigenze di ogni organizzazione, dal singolo utente ad un sistema distribuito interconnesso in rete.

La release 8.1 è il risultato di un progetto che offre una soluzione per tutte le tipologie di utenti GIS quali utenti finali, sviluppatori, pianificatori, progettisti.

I potenti strumenti per l'editing, l'analisi e modelli dati pronti all'uso consentono l'utilizzo di ArcGIS nei più svariati campi di applicazione quali gestione reti tecnologiche, ambiente, trasporti, pianificazione, geologia, idrologia, ecc...Gli utenti possono utilizzare differenti tipologie di ArcGIS client (ArcView, ArcEditor, ArcInfo) e ArcGIS Server (ArcSDE ed ArcIMS) in funzione dell'architettura necessaria alla specifica soluzione GIS.

L'architettura ArcGIS fornisce una soluzione scalabile ed esaustiva per costruire e distribuire diverse tipologie di applicazioni GIS all'interno di tutte le più comuni architetture di computer, da sistemi "stand-alone" a sistemi a livello "enterprise".

ArcGIS si compone di un insieme di prodotti GIS client (desktop) e GIS Application Server. I client disponibili in ArcGIS sono ArcView, ArcEditor, ArcInfo, ArcExplorer (browser di dati geografici, gratuito), ArcPAD (il GIS per i palmtop con Windows CE) ed i client JAVA/HTML per le applicazioni in architettura Internet e/o Intranet.

Gli application server disponibili con ArcGIS sono: ArcSDE, per l'accesso ai DBMS ed ArcIMS, per la diffusione dei dati e le applicazioni in architettura Internet/Intranet.

L'uso di tecnologie standard quali COM, XML e SQL per lo sviluppo del sistema ArcGIS garantisce la perfetta interoperabilità del sistema con DBMS Enterprise (con e senza estensione spaziale), Web Server e applicazioni specifiche come ad esempio: gestione risorse, gestione cliente (customer care), gestione immobili, sistemi ERP, ecc...

Sono inoltre ambiziosi i piani di ESRI per il porting e lo sviluppo in ambiente Java della propria tecnologia. Infatti, oltre agli applicativi ArcIMS viewer, sono già disponibili gli ambienti JAVA per lo sviluppo di applicazioni ArcInfo (in ambiente ODE), API per ArcSDE ed una versione ArcExplorer.



I desktop client: ArcExplorer, ArcReader, ArcView, ArcEditor, ArcInfo
Tutti i client ArcGIS sono costruiti sulla stessa tecnologia OLE/COM e sono quindi perfettamente integrabili tra loro, offrendo soluzioni scalabili in funzione delle specifiche necessità dell'utente. La qualità dei prodotti è garantita dall'utilizzo della medesima tecnologia di base.

ArcView, ArcEditor ed ArcInfo sono i client che offrono il maggior numero di funzionalità.

ArcView nella nuova versione, oltre a mantenere le già numerose funzionalità delle versioni precedenti, si arricchisce di numerose novità, quali strumenti per la navigazione, la gestione dei dati ed i metadata, le proiezioni, l'inserimento di VBA (Visual Basic for Application), come ambiente di personalizzazione (standard di mercato). Sono inoltre presenti numerose nuove funzioni per l'editing, il supporto per le annotazioni, ecc...

ArcEditor oltre a garantire tutte le funzionalità già presenti in ArcView, include quelle per l'editing dei "geoobject" ed è principalmente orientato alla creazione e all'editing del geodatabase. Con ArcEditor è possibile creare ed aggiornare database e database schema per shapefile, coperture, personal ed enterprise geodatabase. ArcEditor è inoltre uno strumento completo per la produzione di mappe e per l'interrogazione dei dati.

ArcInfo è il prodotto che annovera il maggior numero di funzionalità tra i prodotti della famiglia ArcGIS. Esso include tutte le funzionalità di ArcView e ArcEditor e la versione completa dell'ambiente classico di ArcInfo disponibile sia su piattaforma Windows sia su quella UNIX.

A completamento del sistema i client ArcView, ArcEditor ed ArcInfo dispongono di una serie di moduli aggiuntivi (estensioni) per l'utilizzo di funzionalità specifiche. Tra le estensioni sono disponibili: ArcGIS Spatial Analyst per la gestione e l'analisi dei dati raster; ArcGIS 3D Analyst per la gestione e l'analisi dei dati tridimensionali, ArcGIS Geostatistical Analyst per l'interpolazione e l'analisi delle superfici (kriging), ArcGIS Network Analyst per la ricerca percorsi e l'analisi di rete, ArcGIS Tracking Analyst per gestione flotte (GPS), ArcGIS Image Analysis per l'elaborazione delle immagini, ArcGIS ArcPress per la rasterizzazione delle mappe e la stampa di alta qualità.

ArcView, ArcEditor e ArcInfo sono costituiti da tre applicazioni integrate tra loro e basate sulla medesima tecnologia software ad oggetti denominata ArcObjects. Le tre applicazioni sono denominate ArcCatalog, ArcMap e ArcToolbox.

L'interfaccia di ArcView, ArcEditor e ArcInfo è quindi la medesima, mentre diverse sono le funzionalità disponibili all'utente finale.

ArcCatalog è l'applicazione che permette all'utente di organizzare e gestire i dati GIS: include tools per visualizzare i dati geografici e l'informazione descrittiva a loro associata, visualizzare e gestire i metadati (lo standard utilizzato è lo standard statunitense dell'FGDC (Federal Geographic Data Commitee), in futuro sarà adottato lo standard ISO).

ArcMap è l'applicazione che permette all'utente di effettuare l'editing dei dati cartografici e le operazioni di allestimento di cartografie.

ArcToolbox è l'applicazione che permette all'utente di utilizzare i tools di geoelaborazione che sono resi disponibili o che l'utente si può essere creato utilizzando Visual Basic for Application o altri ambienti di sviluppo COM-compliant.

Accanto ai client citati in precedenza occorre considerare anche due prodotti free che ESRI mette a disposizione come client, ArcExplorer e ArcReader.

ArcExplorer è un visualizzatore di dati geografici liberamente scaricabile dal sito ESRI Inc. (http://www.esri.com/), sia in versione Windows sia in versione Java (quest'ultima con maggiori funzionalità, che permette all'utente di poter visualizzare, tematizzare, interrogare dati geografici in formato ESRI, come pure, questo per la sola versione Java, connettersi a web services GIS in grado di offrire servizi di consultazione dati.

ArcReader è invece un viewer in grado di leggere mappe prodotte con una estensione di ArcGIS, denominata Publisher, che permette all'utente di creare mappe in formato .mxp. Negli obiettivi di ESRI Inc. ArcGIS Publisher dovrebbe svolgere la stessa funzione logica svolta da Acrobat Distiller, che genera i documenti in formato PDF letti da un reader free (Acrobat Reader): il "reader" in questo caso è proprio ArcReader.


Architettura client desktop

Componente desktop

Le componenti principali che caratterizzano le componenti desktop (ArcView, ArcEditor e ArcInfo), del sistema ArcGIS possono essere sintetizzate nella seguente figura:

Le componenti eseguibili sono eseguite all'interno del sistema operativo offerto dalla piattaforma Windows.

Il protocollo Microsoft Common Internet File Service (CIFS), incluso nel sistema operativo Windows, è utilizzato per condividere le risorse disco attraverso i diversi clients, così che data server remoti appaiono come risorse disco locali, direttamente accedibili dalla applicazioni GIS. Nel caso in cui si abbia necessità di utilizzare data server non Windows (es. UNIX), è utilizzato il protocollo NFS.

Per quello che riguarda l'accesso alle informazioni mantenute su data base è utilizzato il protocollo Open DataBse Connectivity (ODBC).

Componente workstation

Il meccanismo d'accesso ai dati (sia geometrici sia descrittivi), di ArcInfo Workstation nel caso di installazione su piattaforma UNIX, può essere sinteticamente illustrato dalla seguente figura:

Le funzioni di ArcInfo workstation sono eseguite all'interno del sistema operativo UNIX ospitante. Il protocollo Network File Server (NFS) fornito dal sistema operativo UNIX permette di "montare" file system localizzati sul file server sulla workstation client, rendendoli simili a dischi locali al client stesso. In ArcInfo workstation è incluso un modulo database integrator che permette di tradurre la comunicazione tra ArcInfo e il DBMS server.

La comunicazione tra ArcInfo workstation e i dati spaziali localizzati su un file server separato genera un significativo traffico di rete, dovuto alla comunicazione via NFS. Processi applicativi single-threaded che lavorano in memoria sul client (e tutti i processi relativi ad operazioni di query GIS sono di questo tipo), eseguono delle chiamate verso il database centrale dove sono mantenuti di files geografici.

Ogni linea di codice deve ricevere una risposta attraverso la connessione di rete prima che la successiva linea di codice possa essere eseguita. Diverse trasmissioni sono richieste per localizzare ogni sorgente di dati: questo tipo di comunicazione genera inevitabilmente un traffico extra sulla rete.

Quando possibile i dati dovrebbero essere spostati su un disco locale prima di iniziare le elaborazioni, in particolare quando si tratta di elaborazioni particolarmente pesanti: si dovrebbero utilizzare aree di lavoro il più vicino possibile alle stazioni client dell'utente, questo contribuisce a diminuire il traffico di rete. Completate le operazioni è possibile riportare i dati sul database centrale.

La comunicazione tra ArcInfo workstation e i dati descrittivi remoti mantenuti su un BDMS invece richiede poco traffico di rete. Le query al DBMS centrale sono pacchettizzate in un'unica richiesta del client verso il server e inviati come messaggio al server per l'elaborazione. La richiesta è trattata da un processo server separato che compila la risposta alla query e la indirizza all'applicazione client per ulteriori elaborazioni.

Ci sono due ragioni per cui è più efficiente questo tipo di accesso rispetto all'accesso ai dati spaziali su file system, il primo è la comunicazione messagge oriented a pacchetti, l'altra è la ridotta dimensione dei dati tabellari che sono molto più piccoli dei dati grafici.


Impatti sulla rete: linee guida

Le applicazioni GIS trattando dati geografici (vettoriali e raster), hanno un impatto sulla rete superiore a quello delle applicazioni gestionali tradizionali. E' quindi opportuno dimensionare accuratamente la rete al fine di ottenere prestazioni che garantiscano un corretto utilizzo delle applicazioni stesse. La seguente tabella può essere utile a tale scopo:

Formato dei dati utilizzabili
Diversi sono i formati dei dati utilizzabili all'interno di ArcGIS, sia appartenenti a modelli di dati vettoriali che raster. Tali formati possono essere formati proprietari ESRI come le coperture ArcInfo o gli shapefile ma anche formati dati comunemente utilizzati in ambito GIS o CAD quali dxf, dwg, dgn, ecc... che possono esser letti direttamente o convertiti con appositi tools.

Tutti questi formati di dati appartengono a modelli che si basano su file system: ciò è dovuto principalmente a ragioni da un lato storiche, e dall'altro di limiti tecnologici che caratterizzavano i diversi aspetti dell'Information Technology (potenze elaborative, caratteristiche dei DBMS, costo della memoria di massa, ecc ..), di qualche anno fa. Tutto ciò giustificava una scelta quale quella di utilizzare il file system: sicuramente rappresentava una soluzione semplice, relativamente economica e priva di investimenti costosi quali l'acquisto e la gestione di un RDBMS.

Con la crescita delle caratteristiche dei diversi aspetti dell'Information Technology, e con le accresciute potenzialità dei RDBMS si è resa possibile negli ultimi anni la creazione di formati dati geografici anche su RDBMS e quindi è ora possibile iniziare la migrazione dell'informazione geografica su tali ambienti.

A tale proposito ESRI ha esteso il modello dati georelazionale, basato sulla caratterizzazione di elementi grafici semplici (punti, linee e poligoni) attraverso informazioni alfanumeriche ad un modello dati ad oggetti (geoobject).Questo nuovo modello aggiunge agli elementi grafici del modello georelazionale anche regole di comportamento e metodi consentendo alle applicazioni di operare direttamente con gli oggetti presenti sul territorio es. strade, ponti, particelle, ecc. L'introduzione di questo nuovo modello dati è in grado di ridurre sensibilmente i costi di sviluppo delle applicazioni, e ne consente il facile riutilizzo.

Altra innovazione è la disponibilità in ArcGIS di una serie di modelli dati su tematiche diverse di gestione del territorio. Sono disponibili modelli per la gestione di reti idriche, reti elettriche, di distribuzione del gas, strade, territorio, foreste, particelle catastali, idrologia, trasporti, etc...

ArcView, ArcEditor ed ArcInfo possono, utilizzando accessori come gateway, leggere direttamente i dati residenti nei DBMS supportati (DB2, Oracle, Informix e SQL Server). È comunque necessario l'inserimento dell'Application Server, ArcSDE, per le funzionalità di scrittura su DBMS e per la gestione della multiutenza. Utilizzando ArcGIS ed ArcSDE sarà possibile replicare applicazioni su tutti i DBMS supportati senza la necessità di modificare una riga di codice.

Modalità di licenza per ArcGIS deksktop
Sono disponibili due tipi di licenza per i client ArcGIS: single-use o floating. Tutti prodotti hanno le medesime caratteristiche, interfaccia utente, tools e estensioni disponibili sia che venga utilizzata una licenza single-use, sia che venga utilizzata una licenza floating.

ArcView è l'unico prodotto ArcGIS desktop per cui sia disponibile una licenza single-use.

Con una licenza single-use è necessario installare ed utilizzare ArcView da una postazione di lavoro per volta: la postazione dovrà essere dotata di chiave hardware.

Con una licenza floating si ha una maggiore flessibilità: è possibile in questo caso installare il software ArcGIS Desktop su tutte le postazioni di lavoro e, tramite il license manager che è reso disponibile quando si acquista una licenza floating, attraverso la rete locale, permettere il lavoro contemporaneo da parte di più utenti sino al numero massimo consentito e controllato dal license manager stesso.

La flessibilità riguarda sia situazioni in cui all'interno di una organizzazione si hanno diversi utenti che hanno la necessità di utilizzare ArcGIS Desktop ma non su base full-time, sia in situazioni in cui si debbano aumentare il numero di postazioni di lavoro rispetto a quelle correntemente disponibili: in quest'ultimo caso si tratta di acquistare licenze aggiuntive che andranno a sommarsi a quelle già in possesso dall'organizzazione.

Occorre sottolineare che è necessario avere licenze relative al prodotto ArcGIS desktop che si intende utilizzare: più precisamente se si utilizza ArcView saranno necessarie licenze floating ArcView, se si utilizza ArcEditor saranno necessarie licenze floating ArcEditor, se si utilizza ArcInfo saranno necessarie licenze floating ArcInfo.

Il license manager controlla sempre il numero di licenze disponibili per tipologia di strumento ArcGIS Desktop.

Poiché ArcGIS è un sistema GIS scalabile, nel momento in cui si abbiano all'interno dell'organizzazione diverse licenze per i diversi tool, è possibile decidere quale tool utilizzare (e quindi quale livelli funzionali rendere disponibili), attivando l'opportuna licenza attraverso l'ArcGIS Desktop Administrator.BR>

La licenza di tipo network (floating) richiede l'installazione di un server di licenze su almeno una delle postazioni connesse alla rete ed il client GIS può essere attivato da qualsiasi nodo della rete stessa.

La licenza stand-alone, disponibile solo per ArcView, prevede l'installazione del prodotto su una singola stazione di lavoro quindi, per ogni computer sul quale dovrà operare il software, è necessario un kit ed una licenza.



ArcIMS: Application Server GIS
ArcIMS completa il sistema ArcGIS fornendo i servizi con funzionalità GIS in ambiente Internet/Intranet. ArcIMS include due client e una serie di servizi applicativi (server).

I due client, viewer di tipo leggero, sono basati su browser standard o su ArcExplorer e sono stati progettati per operare, perfettamente integrati, con gli altri client desktop del sistema ArcGIS.

Infatti, anche tutti gli ArcGIS desktop client (ArcView, ArcEditor ed ArcInfo, ArcExplorer ed ArcIMS viewer), potranno operare con i dati raster e vettoriali resi disponibili attraverso il Web da ArcIMS Server. In questo modo anche i dati distribuiti geograficamente sulla rete potranno essere visualizzati, simbolizzati, tematizzati, interrogati, modificati/creati ed analizzati come se fossero in locale sulla propria stazione di lavoro. Inoltre, i medesimi dati, potranno essere integrati con altri dati presenti sul proprio computer o disponibili su differenti Web distribuiti con altre applicazioni ArcIMS e se queste ultime lo consentiranno, i dati potranno anche essere scaricati localmente nel proprio disco.

Per una descrizione più dettagliata delle caratteristiche di ArcIMS si rimanda alla sezione ad esso relativa.



ArcPad: client wireless
ArcPad rappresenta la soluzione ESRI per l'integrazione tra GIS e client wireless (palmari e pocket pc), intesa come "Mobile GIS". Tale nuovo concetto in realtà comprende l'integrazione tra quattro tecnologie: GIS, dispositivi hardware "leggeri", GPS, e comunicazione wireless.

ArcPad si propone come strumento per l'accesso a basi dati geografiche, la visualizzazione di dati su mappe, l'editing di informazioni, l'integrazione con strumenti GPS, ecc ... per utenti che operano direttamente "sul campo", e che quindi non possono utilizzare i tradizionali client desktop.

Le attività possono essere di tipo diverso, raccolta di informazioni, rilievi, ecc ... sia in situazioni operative ordinarie, sia in situazioni operative straordinarie o di emergenza (alluvioni, incendi, ecc ...), quando si ha la necessità di rilevare e raccogliere informazioni che possono anche variare o sparire nel tempo.

ArcPad può visualizzare dati geografici sia vettoriali sia raster, che possono risiedere sul dispositivo stesso oppure essere forniti via ArcIMS. Sulla mappa rappresentare i dati con simbologie diverse e avere a disposizione i tradizionali strumenti di navigazione (zoom in, zoom out, pan, ecc ...), come pure i tradizionali strumenti di interrogazione (identify, find, ecc ...).

ArcPad inoltre supporta diversi strumenti GPS, quindi è possibile la localizzazione utilizzando direttamente le coordinate fornite dallo strumento GPS.

E' possibile effettuare editing (creazione, modifica e cancellazione), di informazioni geografiche (e dell'informazione associata).

ArcPad è personalizzabile, potendo sia modificare le funzionalità di default sia aggiungere nuove funzionalità, utilizzando ArcPad Application Builder, un prodotto da acquistare esternamente al pacchetto ArcPad.

Per una descrizione più dettagliata delle caratteristiche di ArcIMS si rimanda al capitolo ad esso relativo.