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Martedì, 31 Ottobre 2017 13:51

OGC approva il nuovo Sistema di Riferimento mondiale Discrete Global Grid Systems (DGGS)

Renzo Carlucci

L'obiettivo del DGGS è quello di consentire un rapido assemblaggio di dati spaziali senza le difficoltà di lavorazione tipica dei sistemi di coordinate di riferimento proiettati usuali. Lo standard di definizione astratto OGC DGGS definisce il modello concettuale e un insieme di regole per la creazione di architetture altamente efficienti per l'archiviazione, l'integrazione e l'analisi dei dati spaziali.

Il DGGS rappresenta la Terra come sequenze gerarchiche di tassellazioni di superficie uguali sulla superficie della Terra stessa, ognuna con copertura globale e con una risoluzione spaziale progressivamente più fine. Le singole osservazioni possono essere assegnate a una cella corrispondente sia alla posizione che alla dimensione del fenomeno osservato. Il DGGS è dotato di un insieme standard di algoritmi funzionali che consentono un'analisi rapida dei dati di un numero molto elevato di celle e, per loro natura, sono adatte ad applicazioni di elaborazione parallela a più risoluzioni spaziali.

Il nuovo standard OGC, redatto e proposto agli utenti all'inizio del 2017, corredato dalle specifiche di costituzione del riferimento DGGS e le norme fondamentali per la sua definizione, è stato ora accettato. Il nuovo standard definisce una griglia di riferimento per ottimizzare la perdita dei dati geospaziali durante il processo di proiezione e integrare i dati GIS da varie fonti senza soluzione di continuità. L'obiettivo del DGGS è quello di consentire un rapido assemblaggio di dati spaziali senza le difficoltà di lavorare con i sistemi di riferimento classici.

Essenzialmente, la nuova griglia di riferimento contiene una catena continua di poliedri di griglie di uguale area per formare una tessellazione gerarchica di tutta la Terra.

Il DGGS rappresenta la Terra come sequenze gerarchiche di tessellazioni di superficie uguali sulla superficie della Terra, ognuna con copertura globale e con una risoluzione spaziale progressivamente più fine. Le singole osservazioni possono essere assegnate a una cella corrispondente sia alla posizione che alla dimensione del fenomeno osservato. Il DGGS è dotato di un insieme standard di algoritmi funzionali che consentono un'analisi rapida dei dati di un numero molto elevato di celle e, per loro natura, sono adatte ad applicazioni di elaborazione parallela a più risoluzioni spaziali.

La tessellazione deve coprire la Terra intera, anche se i dati a cui si riferisce possono coprire solo una parte. Le cellule non devono sovrapporsi. Deve essere dichiarato il metodo di raffinazione cellulare. A un livello di raffinatezza, le celle devono essere di uguale area. Tuttavia, piccole deviazioni dalla parità esatta dell'area possono essere consentite finché la precisione dichiarata viene rispettata. Ad ogni livello di raffinatezza successiva, l'area totale delle celle secondarie deve corrispondere all'intera area delle celle madri. Le celle devono avere un sistema di referenziazione sistematico.

Il DGGS è principalmente destinato alla modellazione, elaborazione, memorizzazione, trasmissione, visualizzazione e analisi dei dati, ma non per la navigazione.

"Il DGGS fornirà la capacità di integrare correttamente informazioni geospaziali, sociali ed economiche globali. Inoltre consentirà alle comunità di fornire dati geograficamente differenti e integrare queste informazioni in un unico quadro coerente", ha affermato il Dr. Stuart Minchin, responsabile della Environmental Geoscience Division at Geoscience Australia.

"Il DGGS rivoluzionerà il modo in cui percepire, lavorare e visualizzare le informazioni spaziali", ha dichiarato il dottor Matthew Purss, consulente senior di Geoscience Australia, co-presidente degli OGC DGGS Standards and Domain Working Groups e editore dell'OgC DGGS Abstract Specifiche - Argomento 21 [OGC 15-104r5]. "Il DGGS è una tecnologia che consente di armonizzare i dati raster, vettoriali e cloud point in un quadro comune e globale, consentendo all'industria spaziale di superare alcune sfide chiave presentate dagli approcci tradizionali dei GIS; vale a dire, il "divario raster-vector", così come l'uso di proiezioni di mappe".

"È giunto il momento per il DGGS di diventare il sistema di riferimento di griglia standard di tipo globale per i grandi dati geografici", ha affermato il Dr. Zoheir Sabeur, Direttore Scientifico dell'Università di Southampton IT Innovation Center, Regno Unito, e co-presidente degli standard OGC DGGS Gruppi di lavoro di dominio. "Il DGGS si adatta molto bene alla pila di grandi dati necessari per livelli di elaborazione intelligenti che consentiranno un'esplorazione rapida e accurata, con estrazione e visualizzazione di Big Data".

"Abbiamo raggiunto un punto di forza nella nostra capacità di utilizzare efficacemente i Big Data per trarre valore economico e sociale", ha aggiunto il dottor Purss. "DGGS rappresenta il cambiamento di paradigma che ci permetterà di superare alcune delle barriere critiche che ci impediscono di realizzare il vero potenziale che Big Data promettono di fornire".

Anche se il quadro di riferimento sembra abbastanza promettente, questo nuovo standard cambia il business GIS e forse influirà sugli sviluppatori di GIS e sul modo in cui i dati GIS vengono modellati e mantenuti.

Il concetto di utilizzare i poliedri per modellare la superficie della Terra non è affatto nuovo. Ne troviamo traccia già dal 1509 quando Lucia Pacioli pubblica il "De Devina Proportione", illustrato da Leonardo Da Vinci, esplorando le caratteristiche matematiche del "rapporto aureo" (anche chiamato "proporzione divina") che includeva una considerazione delle proprietà dei cinque solidi platonici circoscritti all'interno della sfera e del ruolo eminente del "rapporto aureo" nella costruzione di due di essi (icosaedro e dodecaedro). Ma lo sviluppo formale del DGGS è iniziato negli anni '50 e forse il primo esempio pubblicato di griglie globali discrete formalizzate con l'applicazione all'analisi numerica è stato descritto da Vestine et. al. (E. H. Vestine, W. L. Sibley, J. W. Kern, and J. L. Carlstedt, “Integral and Spherical-Harmonic Analyses of the Geomagnetic Field for 1955.0, Part 2,” Journal of Geomagnetism and Geoelectricity, vol. 15, No. 2, Aug. 1963, pp. 73-89.) nel 1955, dove definiscono e utilizzano una griglia di area pari basata sulla mappatura di un icosaedro sferico sulla superficie della Terra come quadro per condurre analisi integrali e sferiche armoniche del campo geomagnetico. Questa griglia è stata poi utilizzata (e riveduta) da Sadourny et. al. nel 1968 per modellare le equazioni del moto atmosferico senza distorsioni in tutto il globo. La griglia globale di Tobler ha iniziato con un cubo come un poliedro di base, diviso in quad-tree rettilinei per creare successive suddivisioni con risoluzione illimitata. Dennis White, Scott Overton e Jon Kimerling, guidati dalla necessità di un campionamento statisticamente valido per integrare il monitoraggio acquatico e terrestre per gli Stati Uniti-EPA, progettarono una griglia globale nel 1989 usando cellule esagonali strettamente confezionate che hanno cominciato con un icosaedro troncato come poliedro di base.

Sarà questo standard un altro sistema di riferimento alternativo o sostituirà completamente il tradizionale sistema di coordinate diventa il punto di svolta atteso nei GIS?

Come per tutti gli standard OGC, l'Open DGGS Abstract Specification è libera.
Gli interessati possono visualizzare e scaricare lo standard da http://docs.opengeospatial.org/as/15-104r5/15-104r5.html.

Vedi anche:

OGC richiede commenti sulla proposta di sistema di riferimento spaziale DGGS, Discrete Global Grid System   

Discrete Global Grid System (DGGS) in alternativa ai sistemi di riferimento di coordinate canonici


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