DIMAG
L’obiettivo principale del progetto a lungo termine è lo sviluppo dell’Atlante marittimo digitale interattivo della storia (DIMAG). Si tratta di uno strumento di ricerca basato sul web, implementato come WebGIS (sistema di geoinformazione). Con l’aiuto dello strumento, da un lato, è possibile simulare i collegamenti marittimi con notevole precisione, combinando algoritmi di instradamento, dati meteorologici e dati sulle prestazioni, tra l’altro, della ricostruzione 1:1 del tipo Laurons II. Questi percorsi calcolati sono visualizzati su WebGIS tramite una mappa georeferenziata (simile a Google Maps), con spazio e tempo limitati al Mediterraneo e al periodo imperiale romano nella prima fase di finanziamento. D’altra parte, i dati di simulazione della rotta possono essere visualizzati e collegati dagli storici o dai profani interessati con i dati di ricerca georeferenziati come fari, reperti di anfore, punti di navigazione, materie prime, merci o prodotti memorizzati in un geodatabase o nell’ambiente di database FuD e raccolti dall’area di progetto “Ricerca storica” per ulteriori analisi, al fine di effettuare ulteriori studi sull’economia romana, sulla connettività marittima e in particolare sul commercio marittimo romano sulla base dei dati di ricerca raccolti e delle informazioni sulla rotta. Il DIMAG rappresenta quindi uno strumento di ricerca completo che supera nettamente per precisione approcci precedenti come ORBIS.
Struttura grezza del DIMAG come strumento di ricerca
WebGIS
Il WebGIS rappresenta l’area visibile dello strumento di ricerca. Qui gli utenti di DIMAG possono richiedere collegamenti marittimi in base al punto di partenza e alla destinazione, alla nave da utilizzare e all’ora di inizio del viaggio. Se un utente presenta una richiesta di connessione di rotta, WebGIS chiede innanzitutto al geodatabase se le simulazioni di rotta corrispondenti sono già disponibili, ossia se sono già disponibili file .gpx per questa richiesta. Se questi sono disponibili, vengono immediatamente mostrati e visualizzati per l’utente sull’interfaccia di WebGIS. Se i percorsi non sono ancora stati calcolati, WebGIS passa i parametri al software di simulazione dei percorsi, che costituisce il backend dello strumento di ricerca. Il programma di simulazione calcola tutti i percorsi e li trasferisce al geodatabase, che a sua volta trasferisce le informazioni al WebGIS.
Oltre alle simulazioni dei percorsi, gli utenti dello strumento di ricerca selezionano i dati storici della ricerca che desiderano visualizzare sull’interfaccia GIS per ulteriori analisi tramite il WebGIS. A seconda della categoria richiesta, i dati vengono caricati dal database di ricerca FuD separato nel GIS e visualizzati. Facendo clic sui punti dati o selezionando l’elenco visualizzato in parallelo, è possibile recuperare ulteriori informazioni specifiche.
Il WebGIS è sviluppato utilizzando il framework Angular e OpenStreetMaps.
Simulazione del percorso
Il software di simulazione del percorso è una componente essenziale dello strumento DIMAG. È qui che confluiscono i risultati della ricerca sulla raccolta e l’analisi dei dati, le ricostruzioni e la ricerca storica di base. Il software di simulazione viene eseguito in diverse istanze per l’accesso parallelo degli utenti su un ambiente server ed è collegato al geodatabase e al WebGIS tramite script. Le richieste degli utenti nel WebGIS che non sono già state simulate vengono passate come parametri al software di simulazione. Il software calcola quindi tutte le rotte disponibili (cioè tutte le varianti di rotta che raggiungono la destinazione) sulla base del diagramma polare del tipo di nave selezionato, dei dati meteorologici degli anni 1990-2010 forniti dalla NOAA – che si avvicinano maggiormente a quelli dell’imperiale a causa delle condizioni climatiche simili – e del tempo di viaggio selezionato, e trasferisce i dati salvati come file .gpx al geodatabase.
Il cuore della simulazione del percorso è il programma OpenCPN scritto in C++, che è stato e viene adattato da zero. Originariamente sviluppato da appassionati velisti come client desktop, il programma è stato prima analizzato in modo approfondito e tutti i componenti inutili sono stati rimossi. Il componente più importante incluso è la funzione di routing di OpenCPN, che è stata separata dall’interfaccia grafica del programma nella fase successiva e portata su Linux come programma a riga di comando. Poiché il software di simulazione dei percorsi in DIMAG verrà eseguito su un server Linux, questa fase era essenziale per l’automazione pianificata delle richieste di percorso da parte degli utenti di DIMAG.
Rappresentazione esemplare di OpenCPN per il calcolo del percorso con isocrone del percorso Marsiglia – Alessandria d’Egitto
Il calcolo delle rotte e dei tempi di navigazione viene effettuato dal programma di simulazione attraverso l’uso delle cosiddette isocrone. Ciò significa che il programma esegue dal punto di partenza per un intervallo di tempo fisso, ad esempio per un’ora, tutte le rotte che possono essere navigate dalla nave virtuale (cioè in base al diagramma polare della nave e alle condizioni del vento in quel momento). Nell’iterazione successiva, tutti i percorsi possibili vengono calcolati nuovamente a partire dai punti esterni raggiunti nel tempo. Questa procedura viene eseguita fino a quando il bersaglio non si trova “all’interno” di un isocrono – oppure la procedura si interrompe prima a causa della non fattibilità del collegamento, ad esempio a causa delle cattive condizioni del vento.
Con questo approccio, da un lato si ottengono tutti i percorsi effettivamente possibili mappati in quel momento, dall’altro è necessario un forte filtraggio del percorso per evitare connessioni isocrone inutili e dispendiose in termini di tempo (si veda l’immagine per una rappresentazione esemplare del calcolo del percorso). Per il collegamento da Marsiglia ad Alessandria, i collegamenti isocroni che portano a Maiorca, in Croazia o in Turchia non sono certo convenienti.
I collegamenti isocroni che hanno raggiunto il punto di destinazione vengono esportati dal programma come file .gpx raccolti e trasferiti al geodatabase. In questo modo, tutte le rotte che possono essere navigate durante un periodo di interrogazione sono memorizzate insieme e sono disponibili. Se un altro utente di DIMAG richiede nuovamente la stessa connessione di rotta per lo stesso periodo di interrogazione, una logica di interrogazione all’interno del WebGIS riconosce che i dati sono già disponibili nel geodatabase – non è quindi più necessario un nuovo calcolo. In questo modo, il geodatabase dei percorsi calcolati di DIMAG viene costantemente ampliato dalle interrogazioni degli utenti; il tempo di calcolo e quindi di attesa per gli utenti viene così costantemente ridotto.
Rappresentazione esemplare del processo isocrono, qui alla seconda iterazione. Solo i punti più lontani dalla prima iterazione o dal punto di partenza sono interessanti per il calcolo del percorso. Fonte immagine: https: //routing.luckgrib.com/intro/isochrones/img/iso second as iso.jpeg
Progettazione del database
DIMAG utilizza due diversi database per la fornitura dei dati, ospitati insieme al resto dell’architettura DIMAG sullo stesso ambiente server. Si può fare una distinzione tra il database di ricerca FuD, che fornisce principalmente dati georeferenziati dell’area storica del progetto di ricerca, e un geodatabase, che memorizza le simulazioni del percorso.
Database di ricerca FuD
Il database “Research Network and Database System (FuD)”, che esiste all’Università di Treviri dal 2004 ed è finanziato dalla Fondazione tedesca per la ricerca DFG, fornisce un ambiente di ricerca virtuale per le scienze umane e sociali. Il software modulare mappa l’intero processo di ricerca e supporta il lavoro di ricerca collaborativa indipendente dal tempo e dal luogo. FuD offre un’ampia gamma di strumenti per la raccolta, l’annotazione, l’analisi e la preparazione dei dati fino alla pubblicazione e all’archiviazione.
Il cuore di FuD è un database MySQL, al quale si può accedere tramite L’interfaccia JSON (Elastic Search Index) comunica con il WebGIS. Nel DIMAG, numerosi set di dati georeferenziati sono archiviati e resi disponibili in FuD, tra cui porti, merci, prodotti, dati sulle anfore, fari e molto altro.
Per ulteriori informazioni sul FuD, visitare il sito: https://fud.uni-trier.de/.
Geodatabase
DIMAG memorizza le simulazioni di percorso precalcolate e richieste in un geodatabase appositamente configurato. È basato su PostgreSQL. Un’interfaccia tra il database e WebGIS assicura che i percorsi già calcolati e memorizzati nel geodatabase non vengano trasferiti nuovamente al software di simulazione come ordine, ma vengano trasferiti direttamente dal database a WebGIS.
