Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Digital Earth является имя , данное понятие бывший вице - президент США Альберт Гор в 1998 году, описывая виртуальное представление Земли , который привязками и подключен к цифровым архивам знаний в мире.

Концепция [ править ]

Исходное видение [ править ]

В своем выступлении [1], подготовленном для Калифорнийского научного центра в Лос-Анджелесе 31 января 1998 года, Гор описал цифровое будущее, в котором школьники - по сути, все граждане мира - могут взаимодействовать с созданным компьютером трехмерным вращающимся виртуальным глобусом и получать доступ к ним. огромное количество научной и культурной информации, которая поможет им понять Землю и ее деятельность человека. Большая часть этого хранилища знаний была бы бесплатной для всех через Интернет, однако предполагалось, что коммерческий рынок связанных продуктов и услуг будет сосуществовать, отчасти для поддержки дорогостоящей инфраструктуры, которая потребуется такой системе. Истоки идеи восходят к работе Бакминстера Фуллера « Геоскоп»., большой сферический дисплей для отображения географических явлений. [2]

Многие аспекты его предложения были реализованы - например, геобраузеры виртуального земного шара, такие как NASA World Wind , Google Earth и Microsoft Bing Maps 3D для коммерческих, социальных и научных приложений. Но в выступлении Гора было обозначено поистине глобальное совместное объединение систем, которое еще не произошло. Это видение постоянно интерпретировалось и определялось растущим глобальным сообществом интересов, описанным ниже. Цифровая Земля, представленная в этой речи, была определена как «организующее видение», направленное на то, чтобы направить ученых и технологов к общей цели, обещая существенный прогресс во многих научных и инженерных областях, подобных Информационной супермагистрали . [3]

Новый взгляд [ править ]

Две примечательные выдержки из Пекинской декларации о цифровой Земле [4], ратифицированной 12 сентября 2009 г. на 6-м Международном симпозиуме по цифровой Земле в Пекине:

«Цифровая Земля является неотъемлемой частью других передовых технологий, включая: наблюдение Земли, геоинформационные системы, системы глобального позиционирования, сети связи, сенсорные сети, электромагнитные идентификаторы, виртуальную реальность, сетевые вычисления и т. Д. Она рассматривается как глобальный стратегический участник. к научным и технологическим разработкам, и будет катализатором в поиске решений международных научных и социальных проблем ».
«Цифровая Земля должна играть стратегическую и устойчивую роль в решении таких проблем человеческого общества, как истощение природных ресурсов, отсутствие продовольственной и водной безопасности, нехватка энергии, ухудшение состояния окружающей среды, реагирование на стихийные бедствия, демографический взрыв и, в частности, глобальное изменение климата».

Цифровая Земля нового поколения [ править ]

Группа международных ученых-географов и ученых-экологов из правительства, промышленности и академических кругов, объединенных Инициативой Веспуччи по развитию географической информатики [5] и Объединенным исследовательским центром Европейской комиссии [6], недавно опубликовала «Следующее поколение» Цифровая Земля »позиционный документ [7], который предлагает восемь ключевых элементов:

  1. Не одна Цифровая Земля, а несколько связанных глобусов / инфраструктур, отвечающих потребностям разных аудиторий: граждан, сообществ, политиков, ученых, педагогов.
  2. Проблемно-ориентированный: например, окружающая среда, здоровье, сферы общественного блага, прозрачность воздействия технологий на окружающую среду.
  3. Обеспечение поиска во времени и пространстве для поиска похожих / аналоговых ситуаций с данными в реальном времени как от датчиков, так и от людей (отличается от того, что может делать существующая ГИС, и отличается от добавления аналитических функций к виртуальному глобусу)
  4. Задавать вопросы об изменениях, выявлении аномалий в космосе как в человеческой, так и в окружающей среде (отмечать вещи, которые не соответствуют их окружению в реальном времени)
  5. Обеспечение доступа к данным, информации, услугам и моделям, а также сценариям и прогнозам: от простых запросов до сложных анализов в экологической и социальной областях.
  6. Поддержка визуализации абстрактных концепций и типов данных (например, низкий доход, плохое состояние здоровья и семантика)
  7. На основе открытого доступа и участия в различных технологических платформах и средствах массовой информации (например, текстовых, голосовых и мультимедийных)
  8. Увлекательная, интерактивная, исследовательская и лаборатория для обучения, а также для междисциплинарного образования и науки.

Ключевые события [ править ]

Значительный прогресс в направлении Цифровой Земли был достигнут за последнее десятилетие, как указано в обзорном документе Махдави-Амири и др. [8], включая работы в следующих категориях:

Инфраструктура пространственных данных (SDI) [ править ]

Количество Инфраструктур пространственных данных неуклонно росло с начала 1990-х годов, частично чему способствовали стандарты взаимодействия, поддерживаемые Открытым геопространственным консорциумом и Международной организацией по стандартизации (ISO). Значительные недавние попытки связать и координировать SDI включают Инфраструктуру пространственной информации в Европе (INSPIRE) [9] и Инициативу UNSDI Рабочей группы ООН по географической информации (UNIGWG). [10] В период с 1998 по 2001 год Межучрежденческая рабочая группа по цифровой Земле (IDEW) под председательством НАСА внесла свой вклад в этот рост, уделяя особое внимание вопросам взаимодействия, [11] что привело к появлениюСтандарт веб-картографического сервиса среди прочего.

Геобраузеры [ править ]

Научное использование гео-браузер виртуальных глобусов , такие как Google Earth , World Wind НАСА , и ESRI «s ArcGIS Explorer [12] значительно выросло , поскольку их функциональность улучшилась , и с форматом KML , став де - факто стандарт для проходных визуализаций. Многочисленные примеры можно увидеть на демонстрационной выставке Google Earth Outreach [13], а также на демонстрационных приложениях и апплетах Java World Wind. [14]

Сенсорные сети [ править ]

Геосенсоры определяются как «... любое устройство, принимающее и измеряющее стимулы окружающей среды, с возможностью географической привязки». [7] Крупномасштабные сети геодатчиков существуют в течение многих лет, измеряя поверхность Земли, гидрологические и атмосферные явления. Появление Интернета привело к значительному расширению таких сетей [7], и такие усилия, как Инициатива Глобальной системы систем наблюдения за Землей (GEOSS), направлены на их объединение.

Добровольная географическая информация (VGI) [ править ]

Термин доброволец географическая информация была придумана в 2007 годом географа Майкл Гудчайлдом , [15] со ссылкой на быстро растущий объем социального и научного привязанного пользовательский контента делается доступным в Интернете с помощью как эксперта и неопытными лиц и групп. Этот феномен рассматривается как появляющийся Geoweb, который предоставляет прикладные программные интерфейсы (API) разработчикам программного обеспечения и все более удобное в использовании программное обеспечение для веб-карт как для ученых, так и для широкой общественности.

Международное сообщество [ править ]

The International Journal of Digital Earth - это рецензируемый исследовательский журнал, запущенный в 2008 году и посвященный науке и технологиям Digital Earth и их приложениям во всех основных дисциплинах.

Международное общество цифровой Земли является неполитической, неправительственной и некоммерческой международной организацией, главным образом, для продвижения академических обменов, науки и технологических инноваций, образования и международного сотрудничества. [16]

Проведено несколько международных симпозиумов по цифровой Земле (ISDE). Было проведено семь симпозиумов ISDE и три саммита Digital Earth. Доступны труды по многим из них [17] . 7-й симпозиум был проведен в Перте, Западная Австралия, в 2011 году. 4-й Саммит «Цифровая Земля» [18] прошел в Веллингтоне, Новая Зеландия, в сентябре 2012 года.

Цифровая эталонная модель Земли (DERM) [ править ]

Основная статья: Цифровая эталонная модель Земли

Термин «Цифровая эталонная модель Земли» (DERM) был придуман Тимом Форесманом в контексте видения всеобъемлющей геопространственной платформы в качестве абстрактного информационного потока в поддержку видения Эла Гора цифровой Земли. [19] Эталонная модель «Цифровая Земля» направлена ​​на облегчение и продвижение использования информации с географической привязкой из множества источников через Интернет. [20] цифровая ссылка Earth модель определяет фиксированную глобальная систему координаты для Земли с использованием четырех принципов цифровой системы , [21] , а именно:

  1. Дискретное разделение с использованием регулярной или нерегулярной ячеистой сетки, мозаики или сетки ; [22]
  2. Сбор данных с использованием теории обработки сигналов ( выборка и квантование ) для присвоения двоичных значений из непрерывных аналоговых или других цифровых источников дискретным разделам ячеек;
  3. Упорядочение или именование клеток , которые могут обеспечить как уникальную пространственную индексацию и географический адрес местоположения ; [23]
  4. Набор математических операций, построенных на индексации для алгебраических, геометрических, логических преобразований, преобразований обработки изображений и т. Д.

Открытый геопространственный консорциум имеет стандарт системы пространственной привязки, основанный на DERM, который называется системой [Discrete Global Grid] (DGGS). Согласно OGC, «DGGS - это система пространственной привязки, которая использует иерархическую тесселяцию ячеек для разделения и адресации земного шара. DGGS характеризуются свойствами их структуры ячеек, геокодирования, стратегии квантования и связанных математических функций. OGC DGGS Стандарт поддерживает спецификацию стандартизированных инфраструктур DGGS, которые обеспечивают интегрированный анализ очень больших, многоисточников, многомерных распределенных геопространственных данных с разными разрешениями. Взаимодействие между реализациями OGC DGGS ожидается за счет кодирования интерфейса расширения OGC Web Services ». . [24]Таким образом, DGGS представляет собой дискретную иерархическую информационную сетку со схемой адресации (или индексации) для присвоения уникальных адресов каждой ячейке во всем домене DGGS. [25]

Фон [ править ]

Соединенные Штаты [ править ]

Технологические разработки, поддерживающие нынешнюю технологическую основу «Цифровой Земли», можно проследить до достижений США в области вычислительной техники, полученных в результате конкуренции «холодной войны» , космической гонки и коммерческих инноваций. Таким образом, многие инновации можно отнести к корпорациям, работающим на Министерство обороны или НАСА . Однако философские основы Цифровой Земли могут быть более тесно связаны с возросшим осознанием глобальных изменений и необходимостью лучшего понимания концепций устойчивости для выживания планеты. Эти корни можно проследить до таких провидцев, как Бакминстер Фуллер, который предложил разработку GeoScope.полвека назад, аналог микроскопа для изучения и улучшения нашего понимания планеты Земля .

С осени 1998 г. по осень 2000 г. НАСА возглавляло инициативу США «Цифровая Земля» в сотрудничестве с родственными правительственными агентствами, включая Федеральный комитет по геопространственным данным (FGDC). [26] Внимание к консенсусной разработке стандартов, протоколов и инструментов посредством совместных инициатив по тестированию было основным процессом для продвижения этой инициативы в правительственном сообществе. [11]

В 1999 году НАСА было выбрано, чтобы возглавить новую Межучрежденческую рабочую группу по цифровой Земле (IDEW) из-за его репутации в области технологических инноваций и его ориентации на изучение планетарных изменений. Новая инициатива была размещена в Управлении наук о Земле НАСА . Этот основной фокус считался необходимым, чтобы помочь согласовать работу более 17 государственных учреждений и сохранить устойчивость и ориентированные на Землю приложения в качестве руководящего принципа для предприятия Digital Earth. Компоненты для разработки трехмерных графических пользовательских интерфейсов (GUI) Земли были размещены в различных технологических секторах, чтобы стимулировать совместную поддержку разработки. Изначально ограничиваясь государственным персоналом, промышленность и научные круги были первыми наблюдателями, посещавшими семинары IDEW для обсуждения таких тем, как визуализация, слияние информации., стандарты и функциональная совместимость, передовые вычислительные алгоритмы, электронные библиотеки и музеи. В марте 2000 года на специальной встрече IDEW, организованной корпорацией Oracle в Херндоне, штат Вирджиния , представители отрасли продемонстрировали несколько многообещающих прототипов трехмерной визуализации. В течение двух лет они привлекли внимание международной аудитории, в том числе Кофи Аннана и Колина Пауэлла , в правительстве, бизнесе, науке и средствах массовой информации, которые начали покупать первые коммерческие геобраузеры. Так же, как захватывающая фотография Восхода Земли с Аполлонапредоставили вдохновляющее изображение Земли для новых поколений, чтобы оценить хрупкость нашей биосферы, 3-D Цифровые Земли начали вдохновлять растущее число людей на возможность лучшего понимания и, возможно, спасения нашей планеты. Внедрение спутниковых данных в коммерчески доступные наборы пространственных инструментов значительно расширило возможности картографирования, мониторинга и управления ресурсами нашей планеты, а также предоставило единую точку зрения на видение цифровой Земли.

После того, как Эл Гор проиграл президентские выборы 2000 года , новая администрация посчитала программное прозвище «Цифровая Земля» политической обузой. Цифровая Земля была отнесена к статусу меньшинства в FGDC и использовалась в основном для определения эталонных моделей трехмерной визуализации.

Китай [ править ]

В 1999 году при полной поддержке правительства Китая первый Международный симпозиум по цифровой Земле в Пекине стал площадкой для широкой международной поддержки реализации концепции Gore Digital Earth, представленной годом ранее. В результате правительства и университеты создали сотни городов с цифровой землей. [ необходима цитата ] В Китае «Цифровая Земля» стала метафорой модернизации и автоматизации с помощью компьютеров, что привело к ее включению в пятилетний план модернизации. Созданная китайским сообществом спутникового дистанционного зондирования , технология Digital Earth распространилась на целый ряд приложений, включая прогнозирование наводнений, моделирование пылевого облака , экологические оценки игородское планирование . С тех пор Китай был вездесущ на всех международных конференциях «Цифровая Земля» и недавно основал Международное общество «Цифровая Земля», одну из первых НПО, созданных Китайской академией наук . В 2009 году Международный симпозиум по цифровой Земле вернулся в Пекин на свое 6-е заседание.

Организация Объединенных Наций [ править ]

В 2000 году Программа Организации Объединенных Наций по окружающей среде (ЮНЕП) разработала «Цифровую Землю» для расширения доступа лиц, принимающих решения, к информации для тогдашнего Генерального секретаря Кофи Аннана и Совета Безопасности Организации Объединенных Наций . ЮНЕП поощряла использование геопространственных веб-технологий с возможностью доступа к мировой экологической информации в связи с вопросами экономической и социальной политики . Реорганизация данных и информационных ресурсов ЮНЕП была начата в 2001 году на основе GSDI / DE [27].архитектура для сети распределенных и взаимодействующих баз данных, создающая структуру связанных серверов. Концепция дизайна была основана на использовании растущей сети картографического программного обеспечения в Интернете и содержимого базы данных с расширенными возможностями для связи инструментов и приложений ГИС. UNEP.net [28], запущенный в феврале 2001 года, предоставил сотрудникам ООН беспрецедентную возможность доступа к авторитетным ресурсам данных об окружающей среде и стал наглядным примером для других членов сообщества ООН . Однако универсальный пользовательский интерфейсдля UNEP.net, подходящего для членов Совета Безопасности, то есть не ученых, не существовало. ЮНЕП начала активное тестирование прототипов геобраузера ЮНЕП, начиная с середины 2001 года, с демонстрации для африканского сообщества на 5-й Африканской конференции по ГИС в Найроби, Кения, в ноябре 2001 года. Keyhole Technology, Inc. (позже приобретенная в 2004 году Google и чтобы стать Google Планета Земля ) был заключен контракт на разработку и демонстрацию первого трехмерного интерактивного цифрового земного шара с использованием данных веб-потока из распределенной базы данных, расположенной на серверах по всей планете. Согласованные усилия в сообществе ООН через Рабочую группу по географической информации [29](UNGIWG), последовавшая сразу же, включая закупку первых систем Keyhole к 2002 году. ЮНЕП предоставила дополнительные публичные демонстрации этой ранней системы Digital Earth на Всемирном саммите по устойчивому развитию в сентябре 2002 года в Йоханнесбурге, Южная Африка . В поисках инженерного подхода к общесистемной разработке модели Цифровой Земли на 3-м заседании Рабочей группы UNGIWG в июне 2002 г., Вашингтон, округ Колумбия, были даны рекомендации по созданию документа о функциональных требованиях пользователей для геобраузеров. Это предложение было передано в секретариат ISDE в Пекине и оргкомитет 3-го Международного симпозиума по цифровой Земле, и Китайская академия наук достигла соглашения.-спонсируется Секретариат для проведения первого из двух совещаний по геобраузерным технологиям Digital Earth.

Япония [ править ]

Япония, возглавляемая Университетом Кейо и JAXA , также сыграла важную международную роль в «Цифровой Земле», помогая создать Цифровую азиатскую сеть [30] с секретариатом, расположенным в Бангкоке, для содействия региональному сотрудничеству и инициативам. Граждане префектуры Гифу загружают со своих смартфонов информацию в общинные программы «Цифровая Земля» по самым разным темам, от первого появления светлячков весной до местоположения заблокированных пандусов для людей с ограниченными возможностями. [ необходима цитата ]

События [ править ]

МероприятиеГодРасположениеТема
ISDE 11999 г.Пекин, КитайПереход к цифровой Земле
ISDE 22001 г.Нью-Брансуик, КанадаПомимо информационной инфраструктуры
ISDE 32003 г.Брно, Чешская РеспубликаИнформационные ресурсы для глобальной устойчивости
ISDE 42005 г.Токио, ЯпонияЦифровая Земля как глобальное достояние
Digital Earth Summit '062006 г.Окленд, Новая ЗеландияИнформационные ресурсы для глобальной устойчивости
ISDE 52007 г.Беркли и Сан-Франциско, СШАПриведение цифровой Земли на Землю
Саммит Digital Earth '082008 г.Потсдам, ГерманияГеоинформатика: инструменты для исследования глобальных изменений
ISDE 62009 г.Пекин, КитайЦифровая Земля в действии
ISDE 72011 г.Перт, Западная АвстралияISDE7 Генерация знаний
Digital Earth Summit '122012 г.Веллингтон, Новая Зеландия

См. Также [ править ]

  • Геокодировать
  • Геодезическая сетка
  • Géoportail
  • Geoweb
  • Ссылка на сетку
  • Международная картографическая ассоциация (ICA)
  • Международное общество цифровой Земли (ISDE)
  • Пространственный индекс

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Цифровая Земля - ​​Эл Гор" . digitalearth-isde.org. 1998-01-31 . Проверено 13 октября 2015 .
  2. ^ Форесман, TW (2008-03-01). «Эволюция и реализация концепции Цифровой Земли, технологий и общества» . Международный журнал цифровой Земли . 1 (1): 4–16. Bibcode : 2008IJDE .... 1 .... 4F . DOI : 10.1080 / 17538940701782502 . ISSN 1753-8947 . 
  3. ^ Ballatore, Андреа (2014). «Миф о цифровой Земле между фрагментацией и целостностью» . Журнал мобильных медиа . arXiv : 1412.2078 . Bibcode : 2014arXiv1412.2078B .
  4. ^ «6-й Международный симпозиум по цифровой Земле - Цифровая Земля в действии» . 159.226.224.4. 2009-09-12. Архивировано из оригинала на 2012-02-27 . Проверено 30 сентября 2012 .
  5. ^ "Инициатива Веспуччи" . Vespucci.org . Проверено 30 сентября 2012 .
  6. ^ «Объединенный исследовательский центр - JRC - Европейская комиссия» . Ec.europa.eu. 2012-07-15 . Проверено 30 сентября 2012 .
  7. ^ а б в М. Краглия и др. (2008). «Цифровая Земля следующего поколения. Международный журнал исследований инфраструктур пространственных данных , (3): 146–167» . Проверено 30 сентября 2012 .
  8. ^ Махдави-Амири, А .; Alderson, T .; Самавати, С. (2015). «Обзор цифровой Земли». Компьютеры и графика . 53 : 95–117. DOI : 10.1016 / j.cag.2015.08.005 .
  9. ^ "Inspire> Добро пожаловать в Inspire" . Inspire.jrc.ec.europa.eu . Проверено 30 сентября 2012 .
  10. ^ "Рабочая группа ООН по географической информации" . Ungiwg.org . Проверено 30 сентября 2012 .
  11. ^ a b Grossner, K .; Goodchild, M .; Кларк, К. (2008). «Определение цифровой системы Земли» . Транзакции в ГИС . 12 (1): 145–160. DOI : 10.1111 / j.1467-9671.2008.01090.x .
  12. ^ "ArcGIS Explorer | GIS Viewer | Бесплатное ПО ГИС и карты" . Esri.com . Проверено 30 сентября 2012 .
  13. ^ «Вдохновляйтесь» . earth.google.com .
  14. ^ "Demos-WorldWind Java / NASA WorldWind" . worldwind.arc.nasa.gov .
  15. ^ Гудчайлд, MF (2007). «Граждане как сенсоры: мир добровольной географии». Журнал географии . 69 (4): 211–221. CiteSeerX 10.1.1.525.2435 . DOI : 10.1007 / s10708-007-9111-у . 
  16. ^ [1] Архивировано 26 ноября 2010 года в Wayback Machine.
  17. ↑ [2] Архивировано 28 августа 2008 г., в Wayback Machine.
  18. ^ «4-й Саммит Цифровой Земли 2012 | Главная» . Digitalearth12.org.nz. 2012-09-04. Архивировано из оригинала на 2012-10-22 . Проверено 30 сентября 2012 .
  19. ^ Тим Форесман разговор с Чарльзом Сельдь в Новой Зеландии, цифровой конвенции Земли 2007
  20. ^ Эванс, Джон Д. (июнь 2001 г.). «Офис цифровой Земли НАСА» . Архивировано из оригинала на 2008-10-10.
  21. ^ Перри Р. Петерсон; Джин Жирар; Чарльз Херринг (2006). «Цифровая эталонная модель Земли» . Pyxisinnovation.com.
  22. ^ Сахр К.Д. Уайт; А.Дж. Кимерлинг (2003). «Геодезические дискретные глобальные сеточные системы - картография и географическая информатика, Том 30, № 2, стр. 121–134» (PDF) . Обзор дискретных глобальных сетей . Архивировано из оригинального (PDF) 11 сентября 2008 года.
  23. ^ Mahdavi-Амири, Али; Самавати, Фарамарз; Петерсон, Перри (2014). «КАТЕГОРИЗАЦИЯ И ПРЕОБРАЗОВАНИЕ МЕТОДОВ ИНДЕКСИРОВАНИЯ ДИСКРЕТНЫХ ГЛОБАЛЬНЫХ ГРИД-СИСТЕМ» . Международный журнал геоинформации . 4 (1): 320–336.
  24. ^ Базовый стандарт OGC Discrete Global Grid System (DGGS)
  25. ^ "Дискретные глобальные позиции" (PDF) . www.globalgridsystems.com .
  26. ^ "Федеральный комитет географических данных - Федеральный комитет географических данных" . www.fgdc.gov .
  27. ^ (Администратор), Роджер Лонгхорн. «GSDI - Дом» . www.gsdi.org .
  28. ^ "unep.net" .
  29. ^ "UNGIWG -" Освободите ДАННЫЕ !!!! ..... " " . www.ungiwg.org .
  30. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2008-01-06 . Проверено 16 октября 2006 .CS1 maint: archived copy as title (link)

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Го, Хуадун; Гудчайлд, Майкл Ф .; Аннони, Алессандро, ред. (2020). Руководство Цифровой Земли . Сингапур: Спрингер. DOI : 10.1007 / 978-981-32-9915-3 . ISBN 978-981-329-914-6.

Внешние ссылки [ править ]

Цифровые технологии Земли
  • ADEPT - Александрийский цифровой прототип Земли (1999–2004)
  • Эталонная модель цифровой земли правительства США (DERM)
  • Глобальная модель пространственных данных (GSDM)
  • Планетарная кожа: глобальная платформа для новой эры сотрудничества
  • Цифровой маркетинг в Китае
  • PYXIS WorldView Studio: платформа Digital Earth для пространственного анализа и обмена картографическими данными