GIS distribuito - Distributed GIS

GIS distribuito si riferisce a sistemi GI che non hanno tutti i componenti del sistema nella stessa posizione fisica. Potrebbe trattarsi dell'elaborazione , del database , del rendering o dell'interfaccia utente . Rappresenta un caso speciale di calcolo distribuito , con esempi di sistemi distribuiti tra cui GIS web-based e Mobile GIS . La distribuzione delle risorse fornisce modelli aziendali e aziendali per GIS (che coinvolgono più database, diversi computer che eseguono analisi spaziali e un ecosistema diversificato di dispositivi client spesso abilitati per lo spazio). Il GIS distribuito consente un modello di servizi condivisi , inclusa la fusione dei dati (o mashup ) basato sui servizi web dell'Open Geospatial Consortium (OGC). La tecnologia GIS distribuita consente moderni sistemi di mappatura online (come Google Maps e Bing Maps ), servizi basati sulla posizione (LBS), GIS basati sul Web (come ArcGIS Online) e numerose applicazioni abilitate per le mappe. Altre applicazioni includono trasporti, logistica , servizi pubblici, sistemi informativi agricoli/agricoli, sistemi informativi ambientali in tempo reale e l'analisi del movimento delle persone. In termini di dati, il concetto è stato esteso per includere informazioni geografiche volontarie . L'elaborazione distribuita consente di migliorare le prestazioni dell'analisi spaziale mediante l'uso di tecniche come l'elaborazione parallela.

Etimologia

Il termine GIS distribuito è stato coniato da Bruce Gittings presso l' Università di Edimburgo . È stato responsabile di uno dei primi GIS distribuiti basati su Internet . Nel 1994 ha progettato e implementato il World Wide Earthquake Locator, che ha fornito mappe dei recenti eventi sismici a un utente indipendente dalla posizione, che utilizzava il sistema di mappatura Xerox PARC (con sede in California , USA), gestito da un'interfaccia con sede a Edimburgo ( Scotland) , che ha raccolto dati in tempo reale dal National Earthquake Information Center (USGS) in Colorado , USA. Gittings ha tenuto per la prima volta un corso su questa materia nel 2005 nell'ambito del Master in GIS presso quell'istituto. Poiché all'epoca non esisteva alcun articolo di Wikipedia relativo al GIS distribuito, ha dato ai suoi studenti il ​​compito di crearne uno nel 2007 come esercizio di classe.

tipi

GIS aziendale

Il GIS aziendale si riferisce a un sistema informativo geografico che integra i dati geografici tra più dipartimenti e serve l'intera organizzazione. L'idea di base di un GIS aziendale è quella di affrontare le esigenze dipartimentali collettivamente anziché individualmente. Quando le organizzazioni hanno iniziato a utilizzare il GIS negli anni '60 e '70, l'attenzione era rivolta ai singoli progetti in cui i singoli utenti creavano e mantenevano set di dati sui propri computer desktop. A causa dell'ampia interazione e del flusso di lavoro tra i dipartimenti, molte organizzazioni negli ultimi anni sono passate da sistemi GIS indipendenti e stand-alone ad approcci più integrati che condividono risorse e applicazioni.

Alcuni dei potenziali vantaggi che un GIS aziendale può fornire includono una ridondanza significativamente ridotta dei dati attraverso il sistema, una maggiore precisione e integrità delle informazioni geografiche e un uso e una condivisione più efficienti dei dati. Poiché i dati sono uno degli investimenti più significativi in ​​qualsiasi programma GIS, è importante qualsiasi approccio che riduca i costi di acquisizione mantenendo la qualità dei dati. L'implementazione di un GIS aziendale può anche ridurre i costi complessivi di manutenzione e supporto del GIS fornendo un uso più efficace delle risorse GIS dipartimentali. I dati possono essere integrati e utilizzati nei processi decisionali dell'intera organizzazione.

GIS aziendale

Un Sistema Informativo Territoriale aziendale , è simile all'Enterprise GIS e soddisfa le esigenze di informazione spaziale di un'organizzazione nel suo insieme in maniera integrata. Il GIS aziendale è costituito da quattro elementi tecnologici che sono dati , standard , tecnologia dell'informazione e personale con competenze. È un approccio coordinato che si allontana dal GIS desktop frammentato. La progettazione di un GIS aziendale include la costruzione di un database aziendale centralizzato che è progettato per essere la risorsa principale per un'intera organizzazione. Il database aziendale è specificamente progettato per soddisfare in modo efficiente ed efficace le esigenze dell'organizzazione. Essenziale per un GIS aziendale è la gestione efficace del database aziendale e la creazione di standard come OGC per la mappatura e le tecnologie di database.

I vantaggi includono che tutti gli utenti dell'organizzazione hanno accesso a dati condivisi, completi, accurati, di alta qualità e aggiornati. Tutti gli utenti dell'organizzazione hanno inoltre accesso alla tecnologia condivisa e alle persone con esperienza. Ciò migliora l'efficienza e l'efficacia dell'organizzazione nel suo insieme. Un database aziendale gestito con successo riduce la raccolta e l'archiviazione ridondanti di informazioni all'interno dell'organizzazione. Centralizzando risorse e sforzi, riduce il costo complessivo.

GIS mobile

Con circa l'80% di tutti i dati che si ritiene abbiano una componente spaziale, i moderni Mobile GIS sono una potente piattaforma di integrazione dei processi aziendali geocentrica che abilita l'impresa spaziale. Il numero di dispositivi mobili in circolazione ha superato la popolazione mondiale (2013) con una rapida accelerazione nella diffusione dei tablet iOS , Android e Windows 8 . I tablet stanno rapidamente diventando popolari per l'uso sul campo di utilità. Le custodie certificate MIL-STD-810 a basso costo trasformano i tablet consumer in unità per l'uso sul campo completamente robuste, ma leggere al 10% dei costi dei laptop rinforzati legacy.

Sebbene non tutte le applicazioni del GIS mobile siano limitate dal dispositivo, molte lo sono. Queste limitazioni sono più applicabili a dispositivi più piccoli come telefoni cellulari e PDA . Tali dispositivi hanno: schermi piccoli con una risoluzione scadente, memoria e potenza di elaborazione limitate, una tastiera scadente (o assente) e una durata della batteria breve. Ulteriori limitazioni possono essere trovate nelle applicazioni per tablet basate su client Web: interfaccia grafica Web scarsa e integrazione del dispositivo, affidabilità in linea e cache del client Web off-line molto limitata.

Servizi basati sulla posizione

I servizi basati sulla posizione (LBS) sono servizi distribuiti in modalità wireless e forniscono informazioni relative alla posizione corrente dell'utente. Questi servizi includono cose come "trova il mio più vicino...", indicazioni stradali e vari sistemi di monitoraggio del veicolo, come il sistema GM OnStar tra gli altri. I servizi basati sulla posizione sono generalmente eseguiti su telefoni cellulari e PDA e sono destinati all'uso da parte del pubblico in generale rispetto ai sistemi GIS mobili che sono orientati all'impresa commerciale. I dispositivi possono essere localizzati mediante triangolazione utilizzando la rete di telefonia mobile e/o il GPS.

Servizi di mappatura web

Un servizio di web mapping è un mezzo per visualizzare e interagire con le mappe sul Web. Il primo servizio di mappatura web è stato lo Xerox PARC Map Viewer costruito nel 1993 e dismesso nel 2000.

Ci sono state 3 generazioni di servizi di mappe web . La prima generazione risale al 1993 in poi e consisteva in semplici mappe di immagini che avevano una funzione di clic singolo. La seconda generazione era dal 1996 in poi e utilizzava ancora le mappe di immagini con la funzione di un clic. Tuttavia, avevano anche funzionalità di zoom e panoramica (sebbene lente) e potevano essere personalizzati tramite l'uso dell'API URL . La terza generazione risale al 1998 e fu la prima a includere mappe scivolose. Utilizzano la tecnologia AJAX che consente panoramiche e zoom senza soluzione di continuità. Sono personalizzabili utilizzando l' API URL e possono avere funzionalità estese programmate utilizzando il DOM .

I servizi di mappe Web si basano sul concetto di mappa immagine in base alla quale questa definisce l'area che si sovrappone a un'immagine (ad es. GIF). Una mappa immagine può essere elaborata lato client o server. Poiché la funzionalità è integrata nel server Web, le prestazioni sono buone. Le mappe di immagini possono essere dinamiche. Quando le mappe di immagine vengono utilizzate per scopi geografici, il sistema di coordinate deve essere trasformato nell'origine geografica per conformarsi allo standard geografico di avere l'origine nell'angolo in basso a sinistra. Le mappe Web vengono utilizzate per i servizi basati sulla posizione .

Ricerca locale

Articolo principale: ricerca locale (Internet)

La ricerca locale è un approccio recente alla ricerca su Internet che incorpora informazioni geografiche nelle query di ricerca in modo che i collegamenti restituiti siano più pertinenti al luogo in cui ti trovi. È nato dalla crescente consapevolezza che molti utenti dei motori di ricerca lo utilizzano per cercare un'attività o un servizio nell'area locale. La ricerca locale ha stimolato lo sviluppo del web mapping, che viene utilizzato sia come strumento da utilizzare per restringere geograficamente la propria ricerca (vedi Live Search Maps ) sia come risorsa aggiuntiva da restituire insieme agli elenchi dei risultati di ricerca (vedi Google Maps ). Ha anche portato ad un aumento del numero di piccole imprese che fanno pubblicità sul web.

Mashup

Nei GIS distribuiti, il termine mashup si riferisce a un servizio web generico che combina contenuti e funzionalità provenienti da fonti disparate; mashup riflettono una separazione di informazioni e presentazione. I mashup sono sempre più utilizzati in applicazioni commerciali e governative, oltre che di pubblico dominio. Quando viene utilizzato in GIS, riflette il concetto di connessione di un'applicazione con un servizio di mappatura. Un esempio è combinare le mappe di Google con le statistiche sulla criminalità di Chicago per creare la mappa delle statistiche sulla criminalità di Chicago . I mashup sono veloci, offrono un buon rapporto qualità-prezzo e rimuovono la responsabilità dei dati dal creatore.

I sistemi di seconda generazione forniscono mashup basati principalmente su parametri URL, mentre i sistemi di terza generazione (es. Google Maps) consentono la personalizzazione tramite script (es. JavaScript).

Strategia

Lo sviluppo dell'iniziativa INSPIRE ( Infrastruttura per l'informazione territoriale nella Comunità europea) dell'Unione europea (UE) indica che si tratta di una questione che sta acquisendo maggiore consapevolezza a livello nazionale e dell'UE. Ciò afferma che è necessario creare "informazioni georeferenziate di qualità" che sarebbero utili per una migliore comprensione delle attività umane sui processi ambientali. Si tratta quindi di un progetto ambizioso che mira a sviluppare un database europeo di informazioni territoriali.

La strategia GI per la Scozia è stata introdotta nel 2005 per fornire una SDI sostenibile, attraverso il piano di attuazione ''One Scotland – One Geography''. Questa documentazione rileva che dovrebbe essere in grado di fornire collegamenti con gli ''Spazi, volti e luoghi della Scozia''. Sebbene i piani per una strategia GI siano in atto da tempo, è stato rivelato alla conferenza AGI Scotland 2007 che una recente revisione del budget da parte del governo scozzese ha indicato che non ci sarà uno stanziamento di risorse per finanziare questa iniziativa entro il prossimo mandato. Pertanto, sarà necessario presentare un business plan per delineare i costi-benefici connessi all'adozione della strategia.

Standard

I principali standard per il GIS distribuito sono forniti dall'Open Geospatial Consortium (OGC). OGC è un gruppo internazionale senza scopo di lucro che cerca di abilitare Web GIS e, a sua volta, geo-abilitare il web. Uno dei principali problemi relativi ai GIS distribuiti è l'interoperabilità dei dati poiché possono essere disponibili in diversi formati utilizzando diversi sistemi di proiezione. Gli standard OGC cercano di fornire l'interoperabilità tra i dati e di integrare i dati esistenti.

OGC

In termini di interoperabilità, l'uso di standard di comunicazione in Distributed GIS è particolarmente importante. Gli standard generali per i dati geospaziali sono stati sviluppati dall'Open Geospatial Consortium (OGC). Per lo scambio di dati geospaziali sul web, gli standard OGC più importanti sono Web Map Service (WMS) e Web Feature Service (WFS).

L'utilizzo di gateway conformi a OGC consente di creare sistemi GI distribuiti molto flessibili. A differenza dei sistemi GI monolitici, i sistemi conformi a OGC sono naturalmente basati sul Web e non hanno definizioni rigorose di server e client. Ad esempio, se un utente ( cliente ) accede a un server, quel server stesso può fungere da client di una serie di ulteriori server per recuperare i dati richiesti dall'utente . Questo concetto consente il recupero dei dati da un numero qualsiasi di fonti diverse, a condizione che vengano utilizzati standard di dati coerenti. Questo concetto consente il trasferimento dei dati con sistemi non in grado di funzionalità GIS. Una funzione chiave degli standard OGC è l'integrazione di diversi sistemi già esistenti e quindi la geo-abilitazione al web. I servizi Web che forniscono diverse funzionalità possono essere utilizzati contemporaneamente per combinare dati provenienti da diverse fonti (mash-up). Pertanto, diversi servizi su server distribuiti possono essere combinati per il "servizio a catena" al fine di aggiungere ulteriore valore ai servizi esistenti. Fornendo un ampio utilizzo degli standard OGC da parte di diversi servizi Web, diventa possibile condividere i dati distribuiti di più organizzazioni.

Alcuni linguaggi importanti utilizzati nei sistemi conformi a OGC sono descritti di seguito. XML è l' acronimo di eXtensible Markup language ed è ampiamente utilizzato per visualizzare e interpretare i dati dai computer. Quindi lo sviluppo di un sistema GI basato sul web richiede diverse utili codifiche XML in grado di descrivere efficacemente grafici bidimensionali come le mappe SVG e allo stesso tempo memorizzare e trasferire semplici funzionalità GML . Poiché GML e SVG sono entrambe codifiche XML, è molto semplice eseguire la conversione tra i due utilizzando un XML Style Language Transformation XSLT . Ciò fornisce a un'applicazione un mezzo per eseguire il rendering GML e, di fatto, è il modo principale in cui è stato realizzato tra le applicazioni esistenti oggi. XML può introdurre servizi web innovativi, in termini di GIS. Consente di tradurre facilmente le informazioni geografiche in grafica e in questi termini la grafica vettoriale scalare (SVG) può produrre output dinamici di alta qualità utilizzando i dati recuperati da database spaziali. Nello stesso aspetto Google, uno dei pionieri dei GIS basati sul web, ha sviluppato un proprio linguaggio che utilizza anche una struttura XML. Keyhole Markup Language (KML) è un formato di file utilizzato per visualizzare dati geografici in un browser Earth, come Google Earth, Google Maps e Google Maps per browser mobili "Google KML definition" . Estratto 21-11-2007 .

Sistema globale per le comunicazioni mobili

Global System for Mobile Communications (GSM) è uno standard globale per i telefoni cellulari di tutto il mondo. Le reti che utilizzano il sistema GSM offrono la trasmissione di voce, dati e messaggi in forma testuale e multimediale e forniscono servizi web, telenet, ftp, e-mail ecc. sulla rete mobile. Quasi due milioni di persone utilizzano il GSM. Esistono cinque standard principali del GSM: GSM 400, GSM 850, GSM 900, GSM-1800 (DCS) e GSM1900 (PCS). GSM 850 e GSM 1900 sono utilizzati in Nord America, parti dell'America Latina e parti dell'Africa. In Europa, Asia e Australia viene utilizzato lo standard GSM 900/1800.

Il GSM è costituito da due componenti: il telefono radiomobile e il modulo di identità dell'abbonato . Il GSM è una rete cellulare , ovvero una rete radio composta da un numero di celle. Per ogni cella, il trasmettitore (noto come stazione base) trasmette e riceve segnali. La stazione base è controllata tramite il controller della stazione base tramite il Mobile Switching Center.

Per il miglioramento del GSM è stata introdotta la tecnologia General Packet Radio Service (GPRS), un servizio dati orientato ai pacchetti per la trasmissione di dati, e Universal Mobile Telecommunications System (UTMS), il sistema di comunicazione mobile di terza generazione ( 3G ). Entrambi forniscono servizi simili al 2G, ma con maggiore larghezza di banda e velocità.

Protocollo di applicazione wireless

Wireless Application Protocol (WAP) è uno standard per la trasmissione di dati di contenuti e servizi Internet. È una specifica sicura che consente agli utenti di accedere alle informazioni istantaneamente tramite telefoni cellulari, cercapersone, ricetrasmittenti, smartphone e comunicatori. WAP supporta HTML e XML e il linguaggio WML ed è progettato specificamente per schermi piccoli e navigazione con una sola mano senza tastiera. WML è scalabile da display di testo a due righe fino alle schermate grafiche presenti sugli smartphone. È molto più rigoroso dell'HTML ed è simile a JavaScript .

Geotagging

Articolo principale: Geotagging

Il geotagging è il processo di aggiunta di metadati di identificazione geografica a risorse come siti Web, feed RSS, immagini o video. I metadati di solito consistono in coordinate di latitudine e longitudine, ma possono anche includere altitudine, direzione di presa della telecamera, informazioni sul luogo e così via. Il sito Web di Flickr è uno dei famosi servizi Web che ospitano foto e fornisce funzionalità per aggiungere informazioni su latitudine e longitudine all'immagine. L'idea principale è quella di utilizzare i metadati relativi alle immagini e alla raccolta di foto. Un geotag è semplicemente un tag XML opportunamente formato che fornisce le coordinate geografiche di un luogo. Le coordinate possono essere specificate in latitudine e longitudine o in coordinate UTM ( Universal Transverse Mercator ).

Il vocabolario Geo RDFIG del W3C è la base comune per le raccomandazioni. Fornisce nomi globali ufficiali per le proprietà di latitudine, longitudine e altitudine. Questi sono dati in un sistema di coordinate noto come "il dato WGS84". Un dato geografico specifica un'approssimazione ellissoidale alla superficie terrestre; WGS84 è il dato più comunemente usato.

Elaborazione parallela

L'elaborazione parallela è l'uso di più CPU per eseguire diverse sezioni di un programma insieme. Le apparecchiature di rilevamento e rilevamento a distanza hanno fornito grandi quantità di informazioni spaziali e come gestire, elaborare o smaltire questi dati sono diventati problemi importanti nel campo della scienza dell'informazione geografica (GIS). Per risolvere questi problemi c'è stata molta ricerca nell'area dell'elaborazione parallela delle informazioni GIS. Ciò comporta l'utilizzo di un singolo computer con più processori o più computer connessi in rete che lavorano sulla stessa attività. Esistono molti tipi diversi di elaborazione distribuita, due dei più comuni sono il clustering e l' elaborazione della griglia .

Alcuni considerano il grid computing come "la terza ondata di tecnologie dell'informazione" dopo Internet e Web, e sarà la spina dorsale della prossima generazione di servizi e applicazioni che andranno a promuovere la ricerca e lo sviluppo di GIS e aree correlate. Il Grid Computing consente la condivisione della potenza elaborativa, consentendo il raggiungimento di elevate prestazioni in ambito informatico, gestionale e dei servizi. Il grid computing (a differenza del supercomputer convenzionale che esegue il calcolo parallelo collegando più processori su un bus di sistema) utilizza una rete di computer per eseguire un programma.

Il problema dell'utilizzo di più computer risiede nella difficoltà di suddividere i compiti tra i computer, senza dover fare riferimento a porzioni di codice in esecuzione su altre CPU. La legge di Amdahl esprime la velocità di un programma come risultato della parallelizzazione. Afferma che la potenziale accelerazione del programma è definita dalla frazione di codice (P) che può essere parallelizzata: 1/(1-P). Se il codice non può essere suddiviso per essere eseguito su più processori, P = 0 e l'accelerazione = 1 (nessuna accelerazione). Se è possibile scomporre il codice in modo che sia perfettamente parallelo, allora P = 1 e l'accelerazione è infinita, in teoria sebbene si verifichino limiti pratici. Pertanto, esiste un limite superiore all'utilità di aggiungere più unità di esecuzione parallele. La legge di Gustafson è una legge strettamente correlata alla legge di Amdahl ma non fa tante assunzioni e cerca di modellare questi fattori nella rappresentazione della performance. L'equazione può essere modellata da S(P) = P − α * (P − 1) dove P è il numero di processori, S è l'accelerazione e α la parte non parallelizzabile del processo.

Il framework hadoop è stato utilizzato con successo nell'elaborazione GIS.

Guarda anche

Riferimenti

  • Chan, T, O, Williamson, I, P. (1997) Definizione di GIS: la prospettiva del manager. Workshop internazionale sui GIS dinamici e multidimensionali. Hong Kong, pp 18. DEFINIZIONE DI GIS: LA PROSPETTIVA DEL MANAGER
  • we-do-IT (2013): LatLonGO - Abilitare l'impresa spaziale. We-do-IT White Paper, Documento elettronico: [2]
  • ESRI (2003): Enterprise GIS per il governo municipale. Libro bianco dell'ESRI. Documento elettronico: Wayback Machine
  • Ionita, A. (2006): Sviluppo di un GIS aziendale. Documento elettronico: sviluppo di un GIS aziendale
  • Sipes, JL (2005): Tecnologie spaziali: Strategia software: Opzioni per l'impresa. Documento elettronico: GIS | Cadalista
  • Macchina del ritorno