Digitální Země - Digital Earth

Digitální Země je název, který koncept dostal od bývalého amerického viceprezidenta Al Gore v roce 1998 popisující virtuální reprezentaci Země to je georeferenční a propojen se světovými digitálními archivy znalostí.

Pojem

Originální vize

V projevu[1] připraven na Kalifornské vědecké centrum v Los Angeles 31. ledna 1998 popsal Gore digitální budoucnost, kde by školáci - skutečně všichni občané světa - mohli komunikovat s počítačem vytvořenou trojrozměrnou rotací virtuální zeměkoule a získat přístup k obrovskému množství vědeckých a kulturních informací, které jim pomohou porozumět Zemi a jejím lidským činnostem. Větší část tohoto úložiště znalostí by byla zdarma pro všechny prostřednictvím internetu, nicméně se předpokládalo, že bude existovat komerční tržiště souvisejících produktů a služeb, částečně kvůli podpoře nákladné infrastruktury, kterou by takový systém vyžadoval. Původ myšlenky lze vysledovat zpět Buckminster Fuller je Geoskop, velký sférický displej, který představuje geografické jevy.[2]

Bylo realizováno mnoho aspektů jeho návrhu - například virtuální zeměkoule jako Světový vítr NASA, Google Earth a Microsoft Mapy Bing 3D pro komerční, sociální a vědecké aplikace. Řeč Gore však nastínila skutečně globální, společné propojení systémů, které se ještě nestalo. Tato vize byla neustále interpretována a definována rostoucí globální zájmovou komunitou popsanou níže. Digitální Země představená v projevu byla definována jako „organizační vize“, která má vědce a technology nasměrovat ke společnému cíli a slibuje výrazný pokrok v mnoha vědeckých a technických oblastech, podobně jako Informační dálnice.[3]

Objevující se pohled

Dva pozoruhodné výňatky z Pekingské deklarace o digitální Zemi[4] ratifikováno 12. září 2009 na 6. mezinárodním sympoziu o digitální Zemi v Pekingu:

„Digitální Země je nedílnou součástí dalších vyspělých technologií, včetně: pozorování Země, geoinformačních systémů, globálních pozičních systémů, komunikačních sítí, senzorových webů, elektromagnetických identifikátorů, virtuální reality, výpočtu sítě atd. Je vnímána jako globální strategický přispěvatel vědeckému a technologickému rozvoji a bude katalyzátorem při hledání řešení mezinárodních vědeckých a společenských otázek. “
„Digitální Země by měla hrát strategickou a udržitelnou roli při řešení takových výzev pro lidskou společnost, jako je vyčerpání přírodních zdrojů, nedostatek potravin a vody, nedostatek energie, degradace životního prostředí, reakce na přírodní katastrofy, populační exploze a zejména globální změna klimatu.“

Digitální Země nové generace

Skupina mezinárodních vědců z oblasti geografie a životního prostředí z vládních, průmyslových a akademických kruhů spojila iniciativu Vespucci pro rozvoj geografické informační vědy,[5] a Společné výzkumné středisko Evropské komise[6] nedávno zveřejnil poziční dokument „Digitální Země nové generace“[7] což naznačuje jeho osm klíčových prvků:

  1. Ne jedna Digitální Země, ale několik propojených světů / infrastruktur, které reagují na potřeby různých diváků: občanů, komunit, tvůrců politik, vědců, pedagogů.
  2. Orientováno na problém: např. životní prostředí, zdraví, oblasti společenských výhod a transparentní dopady technologií na životní prostředí
  3. Umožnění hledání v čase a prostoru k vyhledání podobných / analogových situací s daty v reálném čase od senzorů i lidí (odlišné od toho, co dokáže existující GIS, a odlišné od přidání analytických funkcí do virtuálního světa)
  4. Ptejte se na změny, identifikaci anomálií v prostoru v lidské i environmentální doméně (označte věci, které nejsou v souladu s jejich okolím, v reálném čase)
  5. Umožnění přístupu k datům, informacím, službám a modelům, jakož i scénářům a prognózám: od jednoduchých dotazů až po komplexní analýzy napříč environmentálními a sociálními oblastmi.
  6. Podpora vizualizace abstraktních konceptů a datových typů (např. Nízký příjem, špatný zdravotní stav a sémantika)
  7. Na základě otevřeného přístupu a účasti na různých technologických platformách a médiích (např. Textových, hlasových a multimediálních)
  8. Poutavé, interaktivní, průzkumné a laboratoř pro učení a pro multidisciplinární vzdělávání a vědu.

Klíčový vývoj

Za poslední desetiletí bylo dosaženo významného pokroku směrem k digitální Zemi, jak bylo shromážděno v průzkumném dokumentu Mahdavi-Amiri et al.,[8] včetně prací v těchto kategoriích:

Infrastruktura prostorových dat (SDI)

Počet Infrastruktury prostorových dat se od počátku 90. let ustavičně rozrůstá, k čemuž částečně přispěly standardy interoperability udržované EU Otevřete geoprostorové konsorcium a Mezinárodní organizace pro normalizaci (ISO). Mezi významné nedávné snahy o propojení a koordinaci SDI patří Infrastruktura pro prostorové informace v Evropě (INSPIRE)[9] a UNSDI Iniciativa pracovní skupiny OSN pro geografické informace (UNIGWG).[10] V letech 1998 až 2001 přispěla k tomuto růstu pracovní skupina Interagency Digital Earth Working Group (IDEW), které předsedala NASA, se zvláštním zaměřením na otázky interoperability,[11] vedoucí k Webová mapová služba standard mimo jiné.

Geobrowers

Vědecké využití geo-prohlížeče virtuální globusy jako Google Earth, Světový vítr NASA, a ESRI je Průzkumník ArcGIS[12] se významně rozrostla, protože se zlepšila jejich funkčnost a Formát KML se stal de facto standardem pro vizualizace světa. Četné příklady si můžete prohlédnout ve výloze Google Earth Outreach Showcase[13] a na ukázkových aplikacích a appletech World Wind Java.[14]

Senzorové sítě

Geosenzory jsou definovány jako „... jakékoli zařízení přijímající a měřící podněty prostředí, na které lze geograficky odkazovat.“[7] Po mnoho let existují rozsáhlé sítě geosenzorů, které měří povrch Země, hydrologické a atmosférické jevy. Nástup internetu vedl k velkému rozšíření těchto sítí,[7] a snahy jako Iniciativa Globální systém pozorování Země (GEOSS) za cíl je spojit.

Dobrovolnické geografické informace (VGI)

Termín Dobrovolnické geografické informace byl vytvořen v roce 2007 geografem Michael Goodchild,[15] s odkazem na rychle rostoucí objem společenských a vědeckých georeferenční uživatelem vytvořený obsah jsou zpřístupňovány na webu jak odbornými, tak neodbornými jednotlivci a skupinami. Tento jev je považován za objevující se Geoweb který poskytuje Aplikační programovací rozhraní (API) vývojářům softwaru a stále uživatelsky přívětivější software pro mapování webu vědcům i široké veřejnosti.

Mezinárodní komunita

Mezinárodní sympozia o digitální Zemi (ISDE)

Konalo se sedm sympozií ISDE a tři summity Digitální Země. Řízení u mnoha z nich[16] jsou dostupné. 7. sympozium se konalo v Perthu v západní Austrálii v roce 2011. 4. summit o digitální Zemi[17] se konalo ve Wellingtonu na Novém Zélandu v září 2012.

International Journal of Digital Earth

International Journal of Digital Earth je recenzovaný vědecký časopis, zahájený v roce 2008, zabývající se vědou a technologiími digitální Země a jejími aplikacemi ve všech hlavních oborech.

Mezinárodní společnost pro digitální Zemi

Jedná se o nepolitickou, nevládní a neziskovou mezinárodní organizaci, zejména pro podporu akademických výměn, vědeckých a technologických inovací, vzdělávání a mezinárodní spolupráce.[18]

Digitální referenční model Země (DERM)

Hlavní článek: Digitální referenční model Země

Termín Digital Earth Reference Model (DERM) vytvořil Tim Foresman v souvislosti s vizí všezahrnující geoprostorové platformy jako abstraktu pro tok informací na podporu vize Al Gore pro digitální Zemi.[19] Referenční model Digitální Země usiluje o usnadnění a podporu využívání georeferencovaných informací z více zdrojů přes internet.[20] A digitální referenční model Země definuje pevný globální referenční rámec pro Zemi pomocí čtyř principů a digitální systém,[21] a to:

  1. Diskrétní rozdělení pomocí pravidelné nebo nepravidelné buněčné sítě, obkladů nebo Mřížka;[22]
  2. Sběr dat pomocí teorie zpracování signálu (vzorkování a kvantování ) pro přiřazování binárních hodnot z kontinuální analogový nebo jiné digitální zdroje do diskrétních oddílů buněk;
  3. An objednávání nebo pojmenování buněk které mohou poskytnout obojí jedinečné prostorové indexování a adresa geografického umístění;[23]
  4. Sada matematické operace postaveno na indexování pro algebraické, geometrické, booleovské a transformace zpracování obrazu atd.

Open Geospatial Consortium má standard prostorového referenčního systému založený na DERM nazývaný [Discrete Global Grid] System (DGGS). Podle OGC „DGGS je prostorový referenční systém, který využívá hierarchickou mozaikování buněk k rozdělení a adresování světa. DGGS se vyznačují vlastnostmi jejich buněčné struktury, geokódováním, strategií kvantování a souvisejícími matematickými funkcemi. Standard OGC DGGS podporuje specifikace standardizovaných infrastruktur DGGS, které umožňují integrovanou analýzu velmi velkých, vícezdrojových, vícerozlišovacích, vícerozměrných a distribuovaných geoprostorových dat. Interoperabilita mezi implementacemi OGC DGGS se očekává prostřednictvím kódování rozšiřujících rozhraní webových služeb OGC. “.[24] DGGS je tedy diskrétní, hierarchická, informační mřížka se schématem adresování (nebo indexování) pro přiřazení jedinečných adres každé buňce v celé doméně DGGS.[25]

Pozadí

Spojené státy

Technologický vývoj, který podporuje současný technologický rámec Digital Earth, lze vysledovat z amerického výpočetního pokroku odvozeného z studená válka soutěž, vesmírný závod a komerční inovace. Proto lze mnoho inovací sledovat u korporací pracujících pro oddělení obrany nebo NASA. Filosofické základy Digitální Země však lze více sladit se zvýšeným povědomím o globálních změnách a potřebou lépe porozumět konceptům udržitelnosti pro přežití planety. Tyto kořeny lze vysledovat zpět k vizionářům, jako jsou Buckminster Fuller kdo navrhl vývoj a GeoScope před půl stoletím, obdobně jako mikroskop, abychom prozkoumali a zlepšili naše chápání planeta Země.

Od podzimu 1998 do podzimu 2000 vedla NASA iniciativu USA Digital Earth ve spolupráci se sesterskými vládními agenturami, včetně Federálního výboru pro geoprostorová data (FGDC).[26] Pozornost na konsensuálním vývoji standardů, protokolů a nástrojů prostřednictvím spolupráce testovací postel Iniciativy byly primárním procesem pro rozvoj této iniciativy ve vládní komunitě.[11]

V roce 1999 byla NASA vybrána do čela nové pracovní skupiny Interagency Digital Earth Working Group (IDEW), a to díky své pověsti technologických inovací a jejímu zaměření na studium planetárních změn. Nová iniciativa byla umístěna v kanceláři NASA Vědy o Zemi. Toto titulární zaměření bylo považováno za nezbytné, aby pomohlo sladit více než 17 vládních agentur a zachovat udržitelnost a aplikace orientované na Zemi jako hlavní princip pro podnik Digital Earth. Komponenty pro vývoj grafických uživatelských rozhraní 3-D Earth (GUI) byly umístěny do různých technologických sektorů, aby stimulovaly podporu kooperativního vývoje. Ačkoli byli původně omezeni na vládní pracovníky, průmysl a akademická obec byli prvními pozorovateli účastnícími se workshopů IDEW, aby diskutovali o tématech, jako je vizualizace, fúze informací, standardy a interoperabilita, pokročilé výpočetní algoritmy, digitální knihovny a muzea. V březnu 2000 na zvláštním setkání IDEW pořádaném Oracle Corporation v Herndon ve Virginii představili zástupci průmyslu několik slibných prototypů 3D vizualizace. Během dvou let to bylo podmanivé mezinárodní publikum, včetně Kofi Annan a Colin Powell, ve vládě, obchodu, vědě a hromadné sdělovací prostředky kdo začal kupovat rané komerční geo-prohlížeče. Stejně jako velkolepé Apollo fotografie Earthrise poskytly inspirativní obraz zaměřený na Zemi pro nové generace, aby ocenily křehkost naší biosféry, 3D digitální Země začaly inspirovat rostoucí počet lidí k možnosti lepšího porozumění a možné záchrany naší planety. Zavedení satelitních dat do komerčně dostupných prostorových nástrojů významně posílilo schopnost mapovat, monitorovat a spravovat zdroje naší planety a poskytnout sjednocující pohled na vizi Digitální Země.

Poté, co Al Gore ztratil 2000 prezidentské volby, nastupující administrativa považovala programový přezdívku Digitální Země za politickou odpovědnost. Digitální Země byla v rámci FGDC zařazena do stavu menšiny, který se používá především k definování referenčních modelů 3D vizualizace.

Čína

V roce 1999, s plnou podporou čínské vlády, inaugurační Mezinárodní sympozium o digitální Zemi v Pekingu poskytlo místo pro rozsáhlou mezinárodní podporu implementace vize Gore Digital Earth představené o rok dříve. Výsledkem byly stovky měst digitálního Země vytvořených vládami a univerzitami.[Citace je zapotřebí ] V Číně se Digital Earth stala metaforou modernizace a automatizace pomocí počítačů, což vedlo k jejímu začlenění do pětiletého plánu modernizace. Pochází z čínského satelitu dálkový průzkum Země komunita, schopnost Digitální Země se rozšířila do řady aplikací včetně předpovědí povodní, oblak prachu modelování, posuzování vlivů na životní prostředí a plánování města. Čína je od té doby všudypřítomná na všech mezinárodních konferencích o Digitální Zemi a nedávno založila Mezinárodní společnost pro digitální Zemi, jednu z prvních nevládních organizací vytvořených Čínská akademie věd. V roce 2009 se Mezinárodní sympozium o digitální Zemi vrátilo do 6. zasedání v Pekingu.

Spojené národy

V roce 2000 Program OSN pro životní prostředí (UNEP) zdokonalil Digitální Zemi, aby zlepšil přístup rozhodovacích orgánů k informacím pro tehdejšího generálního tajemníka Kofi Annan a Rada bezpečnosti OSN. UNEP podporoval používání webových geoprostorových technologií se schopností přístupu k informacím o životním prostředí na světě ve spojení s ekonomickými a sociální politika problémy. V roce 2001 byla zahájena reorganizace datových a informačních zdrojů UNEP na základě GSDI / DE[27] architektura pro síť distribuovaných a interoperabilních databází vytvářejících rámec propojených serverů. Koncept návrhu byl založen na využití rostoucí sítě softwaru pro mapování internetu a obsahu databáze s pokročilými schopnostmi propojit nástroje a aplikace GIS. UNEP.net,[28] zahájena v únoru 2001, poskytla zaměstnancům OSN bezkonkurenční zařízení pro přístup k autoritativním zdrojům údajů o životním prostředí a viditelný příklad pro ostatní v OSN společenství. Nicméně univerzální uživatelské rozhraní pro UNEP.net, vhodný pro členy Rady bezpečnosti, to je nevědec, neexistoval. Program UNEP začal aktivně testovat prototypy geoprocesoru UNEP od poloviny roku 2001 s přehlídkou africké komunity na 5. africké konferenci GIS v Nairobi, Keňa Listopad 2001. Keyhole Technology, Inc. (později koupena v roce 2004 společností Google a stát se Google Earth ) byla uzavřena smlouva na vývoj a předvedení první trojrozměrné interaktivní digitální Země na celém světě pomocí dat webového proudu z a distribuovaná databáze umístěný na serverech po celé planetě. Společné úsilí v rámci komunity OSN prostřednictvím pracovní skupiny pro geografické informace[29] (UNGIWG), okamžitě následoval, včetně nákupu časných systémů Keyhole do roku 2002. UNEP poskytl další veřejné demonstrace pro tento časný systém Digitální Země na Světový summit o udržitelném rozvoji v září 2002 v Johannesburg, Jižní Afrika. Při hledání inženýrského přístupu k celosystémovému vývoji modelu Digitální Země byla na 3. zasedání UNGIWG v červnu 2002 ve Washingtonu, D.C. vydána doporučení pro vytvoření dokumentu o funkčních požadavcích uživatelů na geoprohlížeče. Tento návrh byl sdělen sekretariátu ISDE v Pekingu a organizačnímu výboru třetího Mezinárodní sympozium o digitální Zemi a dohody bylo dosaženo Čínská akademie věd - sponzorovaný sekretariát, který bude hostit první ze dvou setkání geo-prohlížečů Digital Earth.

Japonsko

Japonsko v čele s Keio University a JAXA, také hrál významnou mezinárodní roli v programu Digital Earth a pomohl vytvořit síť Digital Asia Network[30] se sekretariátem v Bangkoku na podporu regionální spolupráce a iniciativ. Občané v Prefektura Gifu odesílat informace do komunitních programů Digital Earth z jejich chytré telefony na témata od prvních pozorování světlušek na jaře po umístění zablokovaných ramp pro přístup pro handicapy.[Citace je zapotřebí ]

Technologie digitální Země

Události

událostRokUmístěníTéma
ISDE 11999Peking, ČínaSměrem k digitální Zemi
ISDE 22001New Brunswick, KanadaKromě informační infrastruktury
ISDE 32003Brno, Česká republikaInformační zdroje pro globální udržitelnost
ISDE 42005Tokyo, JaponskoDigitální Země jako globální společnost
Summit digitálních zemí '062006Auckland, Nový ZélandInformační zdroje pro globální udržitelnost
ISDE 52007Berkeley a San Francisco, USAPřinášíme digitální Zemi na Zemi
Summit digitálních zemí '082008Postupim, NěmeckoGeoinformatika: Nástroje pro výzkum globálních změn
ISDE 62009Peking, ČínaDigitální Země v akci
ISDE 72011Perth, Západní AustrálieISDE7 Generování znalostí
Summit o digitální Zemi '122012Wellington, Nový Zéland

Viz také

Reference

  1. ^ „Digitální Země - Al Gore“. digitalearth-isde.org. 1998-01-31. Citováno 2015-10-13.
  2. ^ Foresman, T. W. (2008-03-01). „Vývoj a implementace vize, technologie a společnosti Digitální Země“. International Journal of Digital Earth. 1 (1): 4–16. Bibcode:2008IJDE .... 1 .... 4F. doi:10.1080/17538940701782502. ISSN  1753-8947.
  3. ^ Ballatore, Andrea (2014). „Mýtus o digitální Zemi mezi fragmentací a celistvostí“. Journal of Mobile Media. arXiv:1412.2078. Bibcode:2014arXiv1412.2078B.
  4. ^ „6. mezinárodní sympozium o digitální Zemi - Digitální Země v akci“. 159,226 224,4. 2009-09-12. Archivovány od originál dne 2012-02-27. Citováno 2012-09-30.
  5. ^ „Iniciativa Vespucci“. Vespucci.org. Citováno 2012-09-30.
  6. ^ „Společné výzkumné středisko - SVS - Evropská komise“. Ec.europa.eu. 15. 7. 2012. Citováno 2012-09-30.
  7. ^ A b C M. Craglia a kol. (2008). „Digitální Země nové generace. International Journal of Spatial Data Infrastructure Research, (3):146–167". Citováno 2012-09-30.
  8. ^ Mahdavi-Amiri, A .; Alderson, T .; Samavati, S. (2015). „Průzkum digitální Země“. Počítače a grafika. 53: 95–117. doi:10.1016 / j.cag.2015.08.005.
  9. ^ „Inspire> Vítejte v Inspire“. Inspire.jrc.ec.europa.eu. Citováno 2012-09-30.
  10. ^ „Pracovní skupina OSN pro geografické informace“. Ungiwg.org. Citováno 2012-09-30.
  11. ^ A b Grossner, K .; Goodchild, M .; Clarke, K. (2008). "Definování systému digitální Země". Transakce v GIS. 12 (1): 145–160. doi:10.1111 / j.1467-9671.2008.01090.x.
  12. ^ "Průzkumník ArcGIS | Prohlížeč GIS | Software a mapy GIS zdarma". Esri.com. Citováno 2012-09-30.
  13. ^ "Být inspirován". earth.google.com.
  14. ^ „Demos-WorldWind Java / NASA WorldWind“. worldwind.arc.nasa.gov.
  15. ^ Goodchild, M.F. (2007). „Občané jako senzory: svět dobrovolné geografie“. Geografický deník. 69 (4): 211–221. CiteSeerX  10.1.1.525.2435. doi:10.1007 / s10708-007-9111-r.
  16. ^ [1] Archivováno 28. Srpna 2008 v Wayback Machine
  17. ^ „4. summit o digitální Zemi 2012 | Domů“. Digitalearth12.org.nz. 04.09.2012. Archivovány od originál dne 22.10.2012. Citováno 2012-09-30.
  18. ^ [2] Archivováno 26 listopadu 2010, na Wayback Machine
  19. ^ Rozhovor Tima Foresmana s Charlesem Herringem na Novém Zélandu, Konvence o digitální Zemi, 2007
  20. ^ Evans, John D. (červen 2001). „Kancelář NASA pro digitální Zemi“. Archivovány od originál dne 10.10.2008.
  21. ^ Perry R. Peterson; Gene Girard; Charles Herring (2006). „Digitální referenční model Země“. Pyxisinnovation.com.
  22. ^ Sahr K.D. Bílý; AJ. Kimerling (2003). „Geodesic Discrete Global Grid Systems - Cartography and Geographic Information Science, Vol 30, No. 2, pp. 121–134“ (PDF). Průzkum diskrétních globálních sítí. Archivovány od originál (PDF) dne 11. 9. 2008.
  23. ^ Mahdavi-Amiri, Ali; Samavati, Faramarz; Peterson, Perry (2014). „KATEGORIZACE A PŘEVODY PRO INDEXOVÉ ZPŮSOBY DISKRÉTNÍCH GLOBÁLNÍCH Mřížkových systémů“. International Journal of Geoinformation. 4 (1): 320–336.
  24. ^ Základní standard OGC Discrete Global Grid System (DGGS)
  25. ^ „Diskrétní globální pozice“ (PDF). www.globalgridsystems.com.
  26. ^ „Federální výbor pro geografická data - Federální výbor pro geografická data“. www.fgdc.gov.
  27. ^ (Správce), Roger Longhorn. „GSDI - Domů“. www.gsdi.org.
  28. ^ "unep.net".
  29. ^ „UNGIWG -“ Uvolněte DATA !!!! ....."". www.ungiwg.org.
  30. ^ „Archivovaná kopie“. Archivovány od originál dne 06.01.2008. Citováno 2006-10-16.CS1 maint: archivovaná kopie jako titul (odkaz)