Digital jord - Digital Earth

Digital Earth er navnet som ble gitt til et konsept av tidligere amerikanske visepresident Al Gore i 1998, som beskriver en virtuell representasjon av jorden som er georeferert og koblet til verdens digitale kunnskapsarkiv.

Konsept

Opprinnelig visjon

I en tale forberedt for California Science Center i Los Angeles 31. januar 1998 beskrev Gore en digital fremtid der skolebarn - faktisk alle verdens borgere - kunne samhandle med en datagenerert tredimensjonal spinnende virtuell verden og få tilgang til store mengder vitenskapelig og kulturell informasjon for å hjelpe dem med å forstå jorden og dens menneskelige aktiviteter. Størstedelen av denne kunnskapsbutikken ville være gratis for alle via Internett, men en kommersiell markedsplass for relaterte produkter og tjenester ble tenkt å eksistere samtidig, delvis for å støtte den dyre infrastrukturen et slikt system ville kreve. Opprinnelsen til ideen kan spores tilbake til Buckminster Fuller 's Geoscope , en stor rund skjerm for å representere geografiske fenomener.

Mange aspekter av forslaget hans er blitt realisert - for eksempel geo-nettlesere med virtuelle kloder som NASA World Wind , Google Earth og Microsofts Bing Maps 3D for kommersielle, sosiale og vitenskapelige applikasjoner. Men Gore-talen skisserte en virkelig global, samarbeidende kobling av systemer som ennå ikke har skjedd. Denne visjonen har blitt fortolket og definert kontinuerlig av det voksende globale interessesamfunnet som er beskrevet nedenfor. Den digitale jorden som ble forestilt seg i talen, er definert som en "organiserende visjon" for å lede forskere og teknologer mot et delt mål, og lover betydelige fremskritt innen mange vitenskapelige og tekniske områder, i likhet med Informasjons-motorveien .

Et framvoksende syn

To bemerkelsesverdige utdrag fra Beijing-erklæringen om digital jord, ratifisert 12. september 2009 på det sjette internasjonale symposiet om digital jord i Beijing:

"Digital Earth er en integrert del av andre avanserte teknologier, inkludert: jordobservasjon, geoinformasjonssystemer, globale posisjoneringssystemer, kommunikasjonsnettverk, sensorbaner, elektromagnetiske identifikatorer, virtual reality, nettberegning osv. Det blir sett på som en global strategisk bidragsyter. til vitenskapelig og teknologisk utvikling, og vil være en katalysator for å finne løsninger på internasjonale vitenskapelige og samfunnsmessige spørsmål. "
"Digital jord bør spille en strategisk og bærekraftig rolle i å møte slike utfordringer for menneskers samfunn som utmattelse av naturressurser, mat- og vannusikkerhet, energimangel, miljøforringelse, naturkatastrofer, befolkningseksplosjon og spesielt globale klimaendringer."

Neste generasjons digitale jord

En gruppe internasjonale geografiske og miljøforskere fra myndigheter, industri og akademia samlet av Vespucci Initiative for the Advancement of Geographic Information Science, og Joint Research Center of the European Commission publiserte nylig "Next-Generation Digital Earth" et posisjonspapir som antyder de åtte nøkkelelementene:

  1. Ikke en digital jord, men flere sammenkoblede kloder / infrastrukturer som adresserer behovene til forskjellige målgrupper: borgere, samfunn, beslutningstakere, forskere, pedagoger.
  2. Problemorientert: f.eks. Miljø, helse, samfunnsnyttige områder, og gjennomsiktig om virkningen av teknologi på miljøet
  3. Tillate søk gjennom tid og rom for å finne lignende / analoge situasjoner med sanntidsdata fra både sensorer og mennesker (forskjellig fra hva eksisterende GIS kan gjøre, og forskjellig fra å legge til analytiske funksjoner til en virtuell verden)
  4. Still spørsmål om endring, identifisering av uregelmessigheter i rommet både på menneskelige og miljømessige domener (flagg ting som ikke stemmer overens med omgivelsene i sanntid)
  5. Gjør det mulig å få tilgang til data, informasjon, tjenester og modeller samt scenarier og prognoser: fra enkle spørsmål til komplekse analyser på tvers av miljø- og sosiale domener.
  6. Støtter visualisering av abstrakte konsepter og datatyper (f.eks. Lav inntekt, dårlig helse og semantikk)
  7. Basert på åpen tilgang og deltakelse på tvers av flere teknologiske plattformer og medier (f.eks. Tekst, tale og multimedia)
  8. Engasjerende, interaktivt, utforskende og et laboratorium for læring og for tverrfaglig utdanning og naturfag.

Viktige utviklingstrekk

Betydelige fremskritt mot Digital Earth har blitt oppnådd i løpet av det siste tiåret, som samlet i en undersøkelsesoppgave av Mahdavi-Amiri et al., Inkludert arbeid i disse kategoriene:

Romlig datainfrastruktur (SDI)

Antall romlige datainfrastrukturer har vokst jevnlig siden begynnelsen av 1990-tallet, delvis hjulpet av interoperabilitetsstandarder opprettholdt av Open Geospatial Consortium og International Organization for Standardization (ISO). Betydelige nylige anstrengelser for å knytte sammen og koordinere SDI inkluderer infrastruktur for romlig informasjon i Europa (INSPIRE) og UNSDI- initiativet fra FNs arbeidsgruppe for geografisk informasjon (UNIGWG). Mellom 1998 og 2001 bidro den NASA-ledede Interagency Digital Earth Working Group (IDEW) til denne veksten med et spesielt fokus på interoperabilitetsproblemer, noe som ga opphav til blant annet Web Map Service- standarden.

Geobrowsere

Den vitenskapelige bruken av geo-browser virtuelle globuser som Google Earth , NASA World Wind , og ESRI er ArcGIS Explorer har vokst betydelig som deres funksjonalitet er forbedret og med KML-formatet har blitt de facto standard for kloden visualiseringer. Tallrike eksempler kan sees på Google Earth Outreach Showcase og på World Wind Java Demo Applications and Applets.

Sensornettverk

Geosensorer er definert som "... hvilken som helst enhet som mottar og måler miljøstimuli som det kan refereres til geografisk." Storskala nettverk av geosensorer har vært på plass i mange år og måler jordoverflaten, hydrologiske og atmosfæriske fenomener. Internettets fremkomst førte til en stor utvidelse av slike nettverk, og innsats som Global Earth Observation System of Systems (GEOSS) Initiative tar sikte på å koble dem sammen.

Frivillig geografisk informasjon (VGI)

Begrepet Frivillig geografisk informasjon ble laget i 2007 av geografen Michael Goodchild , med henvisning til det raskt voksende volumet av sosialt og vitenskapelig georeferert brukergenerert innhold som ble gjort tilgjengelig på nettet av både eksperter og ikke-ekspertindivider og grupper. Dette fenomenet blir sett på som en fremvoksende Geoweb som gir applikasjonsprogrammeringsgrensesnitt (API) til programvareutviklere og stadig mer brukervennlig programvare for nettkartlegging til både forskere og publikum generelt.

Internasjonalt samfunn

The International Journal of Digital Earth er en fagfellevurdert forskningsjournal, lansert i 2008, og er opptatt av vitenskapen og teknologien til Digital Earth og dens applikasjoner i alle større fagområder.

The International Society for Digital Earth er en ikke-politisk, ikke-statlig og ideell internasjonal organisasjon, hovedsakelig for å fremme akademisk utveksling, vitenskap og teknologiinnovasjon, utdanning og internasjonalt samarbeid.

Flere internasjonale symposier på digital jord (ISDE) har blitt avholdt. Det har vært syv ISDE-symposier og tre Digital Earth Summits. Forhandlinger for mange av dem er tilgjengelige. Det 7. symposiet ble avholdt i Perth, Western Australia i 2011. Det fjerde Digital Earth Summit ble avholdt i Wellington, New Zealand i september 2012.

Digital Earth Reference Model (DERM)

Hovedartikkel: Digital Earth Reference Model

Begrepet Digital Earth Reference Model (DERM) ble laget av Tim Foresman i sammenheng med en visjon for en altomfattende geospatial plattform som et sammendrag for informasjonsflyt til støtte for Al Gores visjon for en digital jord. Digital Earth referansemodell søker å legge til rette for og fremme bruken av georeferert informasjon fra flere kilder over Internett. En digital jordreferansemodell definerer en fast global referanseramme for jorden ved hjelp av fire prinsipper for et digitalt system , nemlig:

  1. Diskret partisjonering ved bruk av vanlig eller uregelmessig cellenett, fliser eller rutenett ;
  2. Datainnsamling ved bruk av signalbehandlingsteori ( prøvetaking og kvantisering ) for tildeling av binære verdier fra kontinuerlige analoge eller andre digitale kilder til de diskrete cellepartisjonene;
  3. En bestilling eller navngivning av celler som kan gi både unik romlig indeksering og geografisk plasseringsadresse ;
  4. Et sett med matematiske operasjoner bygget på indeksering for algebraiske, geometriske, boolske og bildebehandlingstransformasjoner, etc.

Open Geospatial Consortium har en romlig referansesystemstandard basert på DERM kalt et [Discrete Global Grid] System (DGGS). Ifølge OGC "er et DGGS et romlig referansesystem som bruker en hierarkisk tessellering av celler for å partisjonere og adressere kloden. DGGS er preget av egenskapene til deres cellestruktur, geokoding, kvantiseringsstrategi og tilhørende matematiske funksjoner. OGC DGGS standarden støtter spesifikasjonen av standardiserte DGGS-infrastrukturer som muliggjør integrert analyse av veldig store, flerkilde, flerdimensjonale, multidimensjonale, distribuerte geospatiale data. Interoperabilitet mellom OGC DGGS-implementeringer forventes gjennom utvidelsesgrensesnittkodinger av OGC Web Services. " . DGGS er således et diskret, hierarkisk informasjonsrutenett med en adresseringsplan (eller indeksering) for å tildele unike adresser til hver celle over hele DGGS-domenet.

Bakgrunn

forente stater

Teknologiutvikling som støtter dagens teknologiske rammeverk for Digital Earth kan spores til amerikanske databehandlinger avledet av den kalde krigen- konkurransen, romløpet og kommersielle innovasjoner. Derfor kan mange innovasjoner spores til selskaper som jobber for Forsvarsdepartementet eller NASA . Imidlertid kan det filosofiske grunnlaget for Digital Earth være nærmere tilpasset den økte bevisstheten om globale endringer og behovet for å bedre forstå begrepene bærekraft for planetens overlevelse. Disse røttene kan spores tilbake til visjonærer som Buckminster Fuller som foreslo utvikling av et GeoScope for et halvt århundre siden, analogt med et mikroskop for å undersøke og forbedre vår forståelse av planeten Jorden .

Fra høsten 1998 til høsten 2000 ledet NASA det amerikanske Digital Earth-initiativet i samarbeid med sine søstermyndigheter, inkludert Federal Geospatial Data Committee (FGDC). Oppmerksomhet på konsensusutvikling av standarder, protokoller og verktøy gjennom samarbeidende test- sengsinitiativer var den viktigste prosessen for å fremme dette initiativet i regjeringssamfunnet.

I 1999 ble NASA valgt til å lede en ny Interagency Digital Earth Working Group (IDEW) på grunn av sitt rykte for teknologiinnovasjoner og sitt fokus på studiet av planetariske endringer. Det nye initiativet var lokalisert i NASAs Office of Earth Sciences . Dette titulære fokus ble ansett som nødvendig for å hjelpe til med å tilpasse over 17 offentlige etater og holde bærekraft og jordorienterte applikasjoner som et ledende prinsipp for Digital Earth-virksomheten. Komponenter for utvikling av 3-D Earth grafiske brukergrensesnitt (GUI) ble plassert i forskjellige teknologiske sektorer for å stimulere kooperativ utviklingsstøtte. Mens de først var begrenset til myndighetspersonell, var industri og akademia tidlige observatører som deltok på IDEW-workshops for å diskutere emner som visualisering, informasjonsfusjon , standarder og interoperabilitet, avanserte beregningsalgoritmer, digitale biblioteker og museer. I mars 2000 demonstrerte industrirepresentanter på et spesielt IDEW-møte som ble arrangert av Oracle Corporation i Herndon, Virginia flere lovende 3D-visualiseringsprototyper. I løpet av to år var disse fengslende internasjonale publikum, inkludert Kofi Annan og Colin Powell , i regjering, næringsliv, vitenskap og massemedier som begynte å kjøpe de tidlige kommersielle geo-nettleserne. Akkurat som den spektakulære Apollo-fotograferingen av Earthrise ga et inspirerende jord-sentrisk bilde for nye generasjoner for å sette pris på skjørheten i biosfæren vår, begynte 3D-jordene å inspirere et økende antall mennesker til muligheten for bedre forståelse og muligens redde planeten vår. Innføring av satellittdata i kommersielt tilgjengelige romlige verktøykasser avanserte kapasiteten til å kartlegge, overvåke og administrere planetens ressurser og gi et samlende perspektiv på Digital Earth-visjonen.

Etter at Al Gore tapte presidentvalget i 2000 , anså den påtroppende administrasjonen den programmatiske monikeren Digital Earth som et politisk ansvar. Digital Earth ble forvist til en minoritetsstatus i FGDC, primært brukt til å definere 3D-visualiseringsreferansemodeller.

Kina

I 1999, med den kinesiske regjeringens fulle støtte, ga det første internasjonale symposiet om digital jord i Beijing et sted for omfattende internasjonal støtte for implementering av Gore Digital Earth-visjonen som ble introdusert et år tidligere. Hundrevis av digitale jordbyer opprettet av regjeringer og universiteter resulterte. I Kina ble Digital Earth en metafor for modernisering og automatisering med datamaskiner, noe som førte til at den ble integrert i en fem års moderniseringsplan. Den digitale jordens dyktighet stammer fra Kinas fjernsensingfellesskap og spredte seg til en rekke applikasjoner, inkludert flomspådommer, støvsky- modellering, miljøvurderinger og byplanlegging . Kina har vært allestedsnærværende på alle internasjonale Digital Earth-konferanser siden og har nylig grunnlagt International Society for Digital Earth, en av de første frivillige organisasjonene opprettet av det kinesiske vitenskapsakademiet . I 2009 kom det internasjonale symposiet om digital jord tilbake til Beijing for sitt sjette møte.

forente nasjoner

I 2000 avanserte FNs miljøprogram (UNEP) Digital Earth for å forbedre beslutningstakernes tilgang til informasjon for daværende generalsekretær Kofi Annan og FNs sikkerhetsråd . UNEP fremmet bruk av nettbaserte geospatiale teknologier med muligheten til å få tilgang til verdens miljøinformasjon, i forbindelse med økonomiske og sosialpolitiske spørsmål. En omorganisering av UNEPs data- og informasjonsressurser ble startet i 2001, basert på GSDI / DE-arkitekturen for et nettverk av distribuerte og interoperable databaser som skapte et rammeverk for koblede servere. Designkonseptet var basert på et voksende nettverk av internettkartprogramvare og databaseinnhold med avanserte muligheter for å koble GIS-verktøy og applikasjoner. UNEP.net, som ble lansert i februar 2001, ga FN-ansatte et enestående anlegg for tilgang til autoritative miljødata-ressurser og et synlig eksempel for andre i FN- samfunnet. Imidlertid eksisterte ikke et universelt brukergrensesnitt for UNEP.net, egnet for medlemmer av Sikkerhetsrådet, det vil si ikke-forskere. UNEP begynte aktivt å teste prototyper for en UNEP-geo-nettleser som begynte i midten av 2001 med et utstillingsvindu for det afrikanske samfunnet som ble vist på 5. afrikanske GIS-konferanse i Nairobi, Kenya november 2001. Keyhole Technology, Inc. (senere kjøpt i 2004 av Google og ble Google Earth ) ble kontrakt med å utvikle og demonstrere den første fullverdige 3D-interaktive digitale jorden ved hjelp av web-stream-data fra en distribuert database som ligger på servere rundt om i verden. En samordnet innsats innen FN-samfunnet, via Geographic Information Working Group (UNGIWG), fulgte umiddelbart, inkludert kjøp av tidlige nøkkelhullsystemer innen 2002. UNEP ga ytterligere offentlige demonstrasjoner for dette tidlige Digital Earth-systemet på verdensmøtet om bærekraftig utvikling i september , 2002 i Johannesburg, Sør-Afrika . I en søknad om en teknisk tilnærming til utvikling av Digital Earth-modellen over hele systemet, ble det gitt anbefalinger på det tredje UNGIWG-møtet i Washington, DC 2002, for å lage et dokument om funksjonelle brukerkrav for geo-nettlesere. Dette forslaget ble kommunisert til ISDE-sekretariatet i Beijing og organisasjonskomiteen for det tredje internasjonale symposiet om digital jord, og det ble nådd enighet av det kinesiske vitenskapsakademiet - sponset sekretariat for å være vert for det første av de to Digital Earth-geo-nettlesermøtene.

Japan

Japan, ledet av Keio University og JAXA , har også spilt en fremtredende internasjonal rolle i Digital Earth som bidro til å skape Digital Asia Network med et sekretariat i Bangkok for å fremme regionalt samarbeid og initiativer. Innbyggere i Gifu Prefecture laster opp informasjon til Digital Earth-programmer i lokalsamfunn med fra smarttelefonene deres om emner fra første syn på ildfluer om våren til plassering av blokkerte handicapadgangsramper.

arrangementer

Begivenhet År plassering Tema
ISDE 1 1999 Beijing, Kina Å bevege seg mot Digital Earth
ISDE 2 2001 New Brunswick, Canada Utover informasjonsinfrastruktur
ISDE 3 2003 Brno, Tsjekkia Informasjonsressurser for global bærekraft
ISDE 4 2005 Tokyo, Japan Digital Earth som et globalt underordnet
Digital Earth Summit '06 2006 Auckland, New Zealand Informasjonsressurser for global bærekraft
ISDE 5 2007 Berkeley og San Francisco, USA Å bringe Digital Earth ned til jorden
Digital Earth Summit '08 2008 Potsdam, Tyskland Geoinformatikk: Verktøy for global endringsforskning
ISDE 6 2009 Beijing, Kina Digital Earth i aksjon
ISDE 7 2011 Perth, Vest-Australia ISDE7 Kunnskapsgenerasjonen
Digital Earth Summit '12 2012 Wellington, New Zealand

Se også

Referanser

Videre lesning

Eksterne linker

Digital Earth-teknologier