Il distretto idrico rurale ottiene un'elevata precisione con un budget limitato

A cura di: Travis Anderson - Ingegnere distrettuale, Distretto idrico Le-Ax

Quando sono arrivato al distretto idrico di Le-Ax, il personale aveva appena finito di raccogliere i punti GPS di tutti i beni in superficie. Con l'Institute of Local Government Administration and Rural Development (ILGARD) dell'Università dell'Ohio a fornire le risorse tecniche, Le-Ax aveva finalmente messo insieme tutti i pezzi e disponeva di un GIS funzionante. Da quel momento in poi, la manutenzione era responsabilità del distretto.

Il compito di continuare a raccogliere i punti GPS è stato assegnato alla squadra di manutenzione. Poiché erano responsabili dell'installazione di rubinetti, contatori e valvole, nonché delle riparazioni e dell'esposizione delle linee, era più sensato che la squadra raccogliesse le posizioni degli asset. Periodicamente, prendevo l'unità GPS portatile dal personale e inserivo i nuovi punti in ArcMap. Il flusso di lavoro sembrava piuttosto semplice, ma è apparso subito evidente che il passaggio alla gestione del GIS da parte del distretto non sarebbe stato facile.

I due problemi principali emersi sono stati la limitata conoscenza tecnica dell'apparecchiatura/software da parte del personale e la quantità di tempo necessaria all'unità portatile per acquisire precisione. Il primo problema è stato risolto con la creazione di schede informative per il personale. Se la scheda informativa non era in grado di rispondere alle domande o di rinfrescare la memoria, in genere una telefonata risolveva il problema. Il secondo problema era diventato molto più spinoso. Mentre la squadra era pronta a eseguire il rinterro di una riparazione, la persona responsabile della raccolta dei punti aspettava che l'unità GPS portatile raggiungesse la precisione. A volte ci volevano 20 secondi, altre volte minuti. Questa situazione era diventata davvero frustrante per tutti.

Le-Ax ha continuato a lavorare con i palmari, ma non è stato un periodo produttivo per il nostro GIS. Avevamo perso il consenso del personale. È stato più o meno nello stesso periodo in cui le app stavano esplodendo di popolarità e tutti stavano acquistando uno smartphone. Cercando sul mercato, mi sono imbattuto in una semplice applicazione mobile che utilizzava gli shapefile proiettandoli su uno sfondo di immagini aeree. Il GPS interno del telefono poteva mostrare la posizione. Non era preciso e non è stato facile impostare le coordinate, ma ha funzionato. Quando ho mostrato l'applicazione al personale, l'atteggiamento di tutti nei confronti del GIS è cambiato. Questo è stato il momento di illuminazione per Le-Ax. Abbiamo messo uno strumento utile a portata di mano di tutti, tutti lo hanno usato e non è costato nulla.

Le-Ax si trovava sicuramente in un punto di transizione per la raccolta dei dati sul campo. Quando è stato rilasciato Collector for ArcGIS, sapevo che sarebbe stato il nostro prossimo passo verso l'utilizzo degli iPad sul campo: dovevo solo capire come usare l'applicazione. Prima di arrivare a Le-ax, sapevo poco di GIS. Tutto ciò che ho imparato è stato da autodidatta. Molte delle mie conoscenze provengono dalle comunità online di Esri. Una ricerca sul sito web di Esri ha rivelato molti dialoghi tra gli utenti e il personale di supporto di Esri che hanno risposto a molte delle mie domande. Le esercitazioni online per Collector hanno fornito indicazioni sulla creazione di mappe e sulla loro accessibilità nell'app Collector. È stato tutto molto semplice da capire. Il pezzo rimanente del puzzle per implementare completamente Collector era un abbonamento ad ArcGIS Online. Poiché possedevamo già un ArcGIS for Desktop Basic e l'abbonamento annuale di manutenzione, Esri ci ha fornito un account ArcGIS Online gratuito. Dopo aver letto le nozioni di base sulla creazione di mappe online e sulla loro condivisione all'interno della nostra organizzazione, ho iniziato a caricare i nostri layer e a ricreare il nostro GIS per desktop in ArcGIS Online. Dopo aver capito il concetto, ho impiegato circa 30 minuti per ricreare il nostro GIS per desktop in versione online.

Una volta creata la mappa, abbiamo potuto testare la funzionalità di Collector con il nostro iPad. Come applicazione specifica per il campo, Collector è simile ad ArcPad ma più facile da usare. È molto intuitivo. Un cerchio blu indica la posizione del ricevitore GPS, mentre in alto si trova una barra degli strumenti molto funzionale. Per accedere ai layer, si tocca il simbolo del layer e un elenco a discesa mostrerà i layer contenuti nella mappa. È possibile scattare una foto toccando l'icona della fotocamera nella barra degli strumenti superiore, quindi puntare e fare clic. Al termine, fare clic sul pulsante Invia. Tutto sarà aggiornato e conservato in modo sicuro in ArcGIS Online. Non potrò mai sottolineare abbastanza la facilità d'uso di Collector.

Per quanto Collector fosse ben congegnato, avevo ancora due grandi preoccupazioni: la connettività e la precisione. La regione di Athens, nel sud-est dell'Ohio, non è ciò che si potrebbe definire una metropoli in pieno boom di attività cellulari. Certo, lungo le principali autostrade si può avere una connessione dati, ma noi siamo un distretto idrico rurale. Serviamo quasi 7.000 prese d'acqua distribuite su 500 miglia di rete idrica in quattro contee. Abbiamo linee d'acqua in punti in cui è impensabile che qualcuno abbia il coraggio di condurre una zappatrice. Abbiamo molti chilometri di conduttura idrica che non sono vicini a una connessione dati. Se Collector doveva funzionare per noi, dovevamo essere in grado di svolgere il nostro lavoro in assenza di connettività, offline. Dopo aver cercato nelle comunità online, sapevo che Esri stava lavorando a questa funzione, ma non sapevo come avrebbe funzionato. Temevo che il processo di messa offline fosse troppo specialistico per il nostro personale. Non potevo fare affidamento su di me per la configurazione ogni volta che qualcuno si recava in un'area priva di servizio dati. Con il rilascio dell'aggiornamento di Collector che ha fornito la possibilità di lavorare offline, Esri non avrebbe potuto creare una soluzione migliore. Si trattava fondamentalmente di un processo in due fasi. Una volta ho mostrato al nostro personale come utilizzare questa funzione e da allora nessuno ha più dovuto chiedere aiuto.

La mia ultima preoccupazione era la precisione. Ci è piaciuto molto l'utilizzo dell'iPad con Collector. Avevamo uno strumento e un'applicazione pronti per l'uso, con capacità di gran lunga superiori ai palmari che avevamo usato negli anni precedenti. Il nostro personale ora può ricevere la propria e-mail, controllare le condizioni meteorologiche e ricevere avvisi meteo, inviare foto all'ufficio dal campo e scegliere di utilizzare altre app. Inoltre, quando è disponibile una connessione dati, non c'è niente di meglio che raccogliere dati in tempo reale. L'utente fa clic sul pulsante Invia e improvvisamente appare una valvola sulla mappa che sto guardando nel mio ufficio. È piuttosto spettacolare. Ma anche con tutti questi vantaggi, se non fossimo in grado di raggiungere un livello di precisione tale da permetterci di localizzare quella valvola o quella linea d'acqua un mese o cinque anni dopo, allora tutto questo non servirebbe a nulla, perché è di questo che si tratta: localizzare un bene e poi essere in grado di tornare a quel bene sulla base dei dati GPS. Fin dall'inizio sapevamo che avremmo avuto bisogno di un ricevitore GPS esterno e che non sarebbe stato un acquisto economico. Dopo un'attenta analisi delle specifiche, abbiamo scelto le prestazioni submetro dell'Arrow 100. Prima di acquistarlo, abbiamo noleggiato il ricevitore per un paio di giorni per testarlo con Collector e iPad. Le tre caratteristiche che ci hanno convinto dell'Arrow 100 sono state la certificazione di Apple per il funzionamento con l'iPad, la trasmissione Bluetooth di classe 1 (una maggiore portata di connessione) e la possibilità di connettersi alla rete cinematica in tempo reale (RTK) del Dipartimento dei Trasporti dell'Ohio (ODOT), oltre al servizio di correzione fornito dal ricevitore, per ottenere una precisione molto elevata. Insieme alla velocità con cui il ricevitore si connetteva ai satelliti (<60 secondi) e alla sua risposta molto rapida nel prendere i punti, ho pensato che finalmente avevamo l'ultimo pezzo del nostro puzzle. I giorni in cui si aspettavano 30 secondi per ottenere un punto erano finiti. I punti ora arrivano con la stessa velocità con cui si fa clic sui pulsanti. 

Il rilascio da parte di Esri di Collector 10.4, che include il supporto per i ricevitori esterni ad alta precisione, ha dato il tocco finale a un'applicazione già ottima. I metadati potevano ora essere acquisiti e passati alla tabella degli attributi. La possibilità di vedere e conservare un registro di precisione dei dati di ogni feature aumenta la fiducia nel processo e nel personale. Inoltre, consente di verificare le prestazioni dell'apparecchiatura. Se i livelli di precisione non sembrano ottimali e si osservano attentamente i punti sulla mappa, forse si noterà un grande bosco di pini che interferiva con il segnale; se invece i punti si trovano in un campo aperto, si saprà che è arrivato il momento di controllare l'apparecchiatura.

L'altra caratteristica che si è rivelata preziosa è l'impostazione del profilo di correzione che consente la trasformazione dei dati. Molte contee e Stati hanno i loro dati sul sistema di coordinate del piano dello stato. Qui in Ohio, il nostro dipartimento dei trasporti ha il servizio di correzione impostato su NAD83. Per poterlo utilizzare correttamente, devo trasformare il datum per assicurarmi che tutto corrisponda. Una volta impostato, le correzioni vengono effettuate al volo. Ciò consente di ottenere una raccolta di dati di altissima precisione.

 Come ultima considerazione, sarei negligente se non parlassi del bilancio. Tutti hanno un budget che vorrebbero rispettare. Ed è molto facile spendere una cifra esorbitante per articoli legati al GIS e al GPS. Non volevo spendere una grossa somma di denaro per un ricevitore esterno solo per poi lasciarlo su uno scaffale, come le altre due unità portatili. Quindi siamo stati cauti e ci siamo mossi lentamente. Credo che alla fine abbiamo messo insieme una soluzione di campo davvero bella con un budget abbastanza decente. Avremmo potuto spendere il triplo per un ricevitore che avrebbe dovuto avere prestazioni inferiori al metro, ma ritenevo che raccogliendo una precisione di 8 cm online e di mezzo metro (nel peggiore dei casi) offline, fossimo a posto. I beni che cerchiamo sono una cassetta per le valvole, di circa 9 pollici di diametro, un coperchio del pozzo dei contatori di 16 pollici di diametro o una fossa per la condotta dell'acqua larga almeno 2 piedi. Se non riusciamo a trovare nessuno di questi, allora c'è qualcosa che non va nel localizzatore umano.

Alla fine abbiamo investito circa 3.700 dollari. Avevamo l'abbonamento annuale di manutenzione per la nostra sede di ArcGIS for Desktop Basic, che ci permetteva di avere un account gratuito per ArcGIS Online. Abbiamo usato quell'account per testare e impostare inizialmente le nostre mappe online. Da allora abbiamo acquistato una licenza a cinque posti per ArcGIS Online, in modo da poter distribuire più iPad sul campo e consentire al personale dell'ufficio di sfruttare le nostre mappe online. Il bello di ArcGIS Online è che tutte le mappe sono accessibili a chiunque all'interno dell'organizzazione.

Siamo rimasti entusiasti di tutta la nostra transizione a questa nuova soluzione di campo. Grazie al supporto GNSS esterno, Collector ci ha facilitato il compito. Se ci sono altre aziende idriche che stanno pensando di intraprendere una direzione simile alla nostra, le incoraggerei a farlo. In qualità di membro dell'Associazione delle Acque Rurali dell'Ohio, so che ci sono molte piccole aziende idriche e villaggi che non hanno idea di come iniziare con il GIS. Può essere stressante e costoso. Ma, stando alle parole di una persona che non ha un background GIS, questo può essere fatto, anche con un budget limitato. Non è necessario buttarsi a capofitto nell'acquisto di un ricevitore GNSS esterno. Basta iniziare con un tablet da 400 o 500 dollari, scaricare Collector e vedere cosa si può fare con esso. Non bisogna spendere migliaia di dollari per i consulenti. E non bisogna preoccuparsi di archiviare e fare il backup dei dati. Tutto è al suo posto. Tutti gli strumenti sono a disposizione. Bisogna solo fare il primo passo.

A cura di: Travis Anderson - Ingegnere distrettuale, Distretto idrico Le-Ax