Цифровая эталонная модель Земли
Термин «цифровая опорная модель Земли » ( DERM ) был придуман Тимом Форесманом в контексте концепции всеобъемлющей геопространственной платформы как абстрактного описания информационного потока в поддержку видения Эла Гора « Цифровой Земли» . [1] Эталонная модель Digital Earth призвана облегчить и продвигать использование информации с географической привязкой из различных источников через Интернет. [2] Цифровая эталонная модель Земли определяет фиксированную глобальную систему отсчета для Земли, используя четыре принципа цифровой системы: [3] а именно:
- Дискретное разделение с использованием регулярной или нерегулярной ячейки, мозаики или сетки ; [4]
- Сбор данных с использованием теории обработки сигналов ( выборка и квантование ) для присвоения двоичных значений из непрерывных аналоговых или других цифровых источников дискретным разделам ячеек;
- Порядок или именование ячеек , которое может обеспечить как уникальный пространственный индекс , так и адрес географического местоположения ;
- Набор математических операций, построенный на индексации алгебраических, геометрических, булевых преобразований, преобразований обработки изображений и т. д.
Разница между «цифровой» и «аналоговой» эталонной моделью Земли заключается в том, как покрыта вся поверхность Земли. Тесселяция относится к конечному числу объектов/ячейок , которые покрывают поверхность в виде дискретных разделов, а решетка относится к упорядоченным наборам точек , которые покрывают поверхность в непрерывном векторном пространстве. Математическая основа цифровой опорной модели Земли представляет собой мозаику, а математическая основа аналоговой опорной модели Земли представляет собой решетку.
Ценность цифровой эталонной модели Земли для кодирования информации о Земле аналогична ценности, получаемой от других цифровых технологий, а именно синхронизации физической области с информационной областью, например, в цифровом аудио и цифровой фотографии . Эффективность достигается за счет хранения, обработки, интеграции, обнаружения, передачи, визуализации, агрегирования, а также аналитических, объединенных и моделирующих преобразований данных. Ссылка на данные цифровой эталонной модели Земли (DERM) становится повсеместной, что облегчает распределенные пространственные запросы, такие как «Что здесь?» и «Что изменилось?». Теорию обработки изображений и сигналов можно использовать для работы с данными, связанными с DERM.
Структура DERM не зависит от данных, что позволяет выполнять общее квантование всех источников данных с географической привязкой в общей сетке. Затем приложения, алгоритмы и операции можно разрабатывать в сетке независимо от источников данных.
Подходы с использованием аналоговых ссылок требуют тщательного ручного объединения , чтобы обеспечить создание цифровых продуктов, таких как цифровые карты или другая картографическая, навигационная или геопространственная информация (см. также ГИС ). Однако цифровые модели слабее справляются с геометрическими преобразованиями, где перемещение, масштабирование и вращение должны соответствовать местоположениям дискретных ячеек, тогда как в аналоговой модели с континуумом местоположений геометрическое преобразование является простым и не требует повторной обработки или повторной выборки.
Форма ячейки в таких представлениях может иметь решающее значение для достоверности, адаптируемости и полезности сетки. Поскольку прямолинейные структуры интуитивно понятны, но им не хватает оптимизационных характеристик, таких как тесселяция, особенно при объединении в сферу, другие схемы, включая области Вороного, кривые Пеано, треугольники и шестиугольные мозаики, были предложены как превосходные альтернативы.
Многие модели упорядочивания и именования были реализованы как индексация геопространственных баз данных для эффективного поиска данных (R-Trees, QTM, HHC). Немногие из этих моделей включают в себя полную цифровую эталонную модель Земли, в которой как формирование цифр, представляющих иерархию, в которой индекс содержит отношения «родитель-потомок», так и формирование цифр, которые монотонно сходятся по заданному модулю ко всем векторным действительным числам.
У Международного общества цифровой Земли есть постоянный комитет, рассматривающий реализации и стандарты DERM, который включает в себя как систему отсчета Земли, так и вспомогательные требования к метаданным и семантике атрибутов.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Разговор Тима Форесмана с Чарльзом Херрингом в Новой Зеландии, Конвенция Digital Earth, 2007 г.
- ^ Джон Д. Эванс, NASA Digital Earth Office, июнь 2001 г., см. http://www.cartome.org/draft-derm.htm. Архивировано 10 октября 2008 г. в Wayback Machine.
- ^ Перри Р. Петерсон, Джин Жирар, Чарльз Херринг, 2006. см. http://www.pyxisinnovation.com/pyxwiki/index.php?title=Digital_Earth_Reference_Model.
- ^ Сахр, К., Д. Уайт и А. Дж. Кимерлинг. 2003. «Геодезические дискретные глобальные сеточные системы», Картография и географическая информатика, Том 30, № 2, стр. 121–134. см. http://www.sou.edu/cs/sahr/dgg/pubs/gdggs03.pdf. Архивировано 11 сентября 2008 г. в исследовании Wayback Machine Survey of Discrete Global Grids.