Tierra digital

En un discurso preparado para el Centro de Ciencias de California en Los Ángeles el 31 de enero de 1998, Gore describió un futuro digital donde los escolares —de hecho, todos los ciudadanos del mundo— podrían interactuar con un globo virtual tridimensional giratorio generado por computadora y acceder a vastas cantidades de información científica y cultural para ayudarlos a comprender la Tierra y sus actividades humanas. ^{[ 1 ]} La mayor parte de este repositorio de conocimiento sería gratuito para todos a través de Internet; sin embargo, se preveía la coexistencia de un mercado comercial de productos y servicios relacionados, en parte para financiar la costosa infraestructura que tal sistema requeriría. El origen de la idea se remonta al Geoscope de la década de 1960 , una gran pantalla esférica para representar fenómenos geográficos, ^{[ 2 ]} y a la implementación digital de esta idea por parte de Terravision en 1993. ^{[ 3 ]}

Muchos aspectos de su propuesta se han materializado; por ejemplo, los navegadores geográficos virtuales como NASA World Wind , Google Earth y Bing Maps 3D de Microsoft para aplicaciones comerciales, sociales y científicas. Sin embargo, el discurso de Gore esbozó una interconexión global y colaborativa de sistemas que aún no se ha concretado. Esta visión ha sido interpretada y definida continuamente por la creciente comunidad global de interés que se describe a continuación. La Tierra Digital imaginada en el discurso se ha definido como una «visión organizadora» para orientar a científicos y tecnólogos hacia un objetivo común, prometiendo avances sustanciales en muchas áreas científicas y de ingeniería, similares a la autopista de la información . ^{[ 4 ]}

Dos extractos destacables de la Declaración de Beijing sobre la Tierra Digital, ^{[ 5 ]} ratificada el 12 de septiembre de 2009 en el 6º Simposio Internacional sobre la Tierra Digital en Beijing:

La Tierra Digital es parte integral de otras tecnologías avanzadas, entre las que se incluyen: la observación de la Tierra, los sistemas de geoinformación, los sistemas de posicionamiento global, las redes de comunicación, las redes de sensores , los identificadores electromagnéticos, la realidad virtual, la computación en malla, etc. Se la considera un contribuyente estratégico global para el desarrollo científico y tecnológico, y será un catalizador para encontrar soluciones a problemas científicos y sociales internacionales.

"La Tierra Digital debería desempeñar un papel estratégico y sostenible a la hora de abordar desafíos para la sociedad humana como el agotamiento de los recursos naturales, la inseguridad alimentaria e hídrica, la escasez de energía, la degradación ambiental , la respuesta a desastres naturales, la explosión demográfica y, en particular, el cambio climático global."

Un grupo de científicos internacionales de geografía y medio ambiente procedentes del gobierno, la industria y la academia, reunidos por la Iniciativa Vespucci para el Avance de la Ciencia de la Información Geográfica ^{[ 6 ]} y el Centro Común de Investigación de la Comisión Europea ^{[ 7 ]} , publicaron recientemente "Tierra Digital de Próxima Generación", un documento de posición ^{[ 8 ]} que sugiere sus ocho elementos clave:

1. No se trata de una única Tierra Digital, sino de múltiples globos/infraestructuras interconectadas que responden a las necesidades de diferentes públicos: ciudadanos, comunidades, responsables políticos, científicos y educadores.
2. Orientado a la resolución de problemas: por ejemplo, medio ambiente, salud, áreas de beneficio social y transparencia en los impactos de las tecnologías en el medio ambiente.
3. Permite realizar búsquedas a través del tiempo y el espacio para encontrar situaciones similares o análogas con datos en tiempo real procedentes tanto de sensores como de personas (a diferencia de lo que pueden hacer los SIG existentes y de añadir funciones analíticas a un globo virtual).
4. Formular preguntas sobre el cambio, identificar anomalías en el espacio tanto en el ámbito humano como en el ambiental (señalar en tiempo real aquello que no es coherente con su entorno).
5. Facilitar el acceso a datos, información, servicios y modelos, así como a escenarios y pronósticos: desde consultas sencillas hasta análisis complejos en los ámbitos medioambiental y social.
6. Facilitar la visualización de conceptos abstractos y tipos de datos (por ejemplo, bajos ingresos, mala salud y semántica).
7. Basado en el acceso abierto y la participación a través de múltiples plataformas tecnológicas y medios (por ejemplo, texto, voz y multimedia).
8. Atractivo, interactivo, exploratorio y un laboratorio para el aprendizaje y para la educación y la ciencia multidisciplinarias.

El número de infraestructuras de datos espaciales ha crecido de forma constante desde principios de la década de 1990, gracias en parte a los estándares de interoperabilidad mantenidos por el Open Geospatial Consortium y la Organización Internacional de Normalización (ISO). Entre los esfuerzos recientes más importantes para vincular y coordinar las IDS se incluyen Infrastructure for Spatial Information in Europe (INSPIRE) ^{[ 10 ]} y la Iniciativa UNSDI del Grupo de Trabajo de Información Geográfica de las Naciones Unidas (UNIGWG) ^{[ 11 ]} . Entre 1998 y 2001, el Grupo de Trabajo Interinstitucional sobre la Tierra Digital (IDEW), presidido por la NASA, contribuyó a este crecimiento con especial atención a la interoperabilidad ^{[ 12 ]} , dando lugar, entre otros, al estándar Web Map Service .

El uso científico de globos virtuales geolocalizados como Google Earth , World Wind de la NASA y ArcGIS Explorer de ESRI ^{[ 13 ]} ha crecido significativamente a medida que su funcionalidad ha mejorado y el formato KML se ha convertido en el estándar de facto para visualizaciones de globos. Se pueden ver numerosos ejemplos en el Google Earth Outreach Showcase ^{[ 14 ] y en las aplicaciones y applets de demostración de Java de World Wind [ 15 ]} .

Los geosensores se definen como "...cualquier dispositivo que recibe y mide estímulos ambientales que pueden referenciarse geográficamente". ^{[ 8 ]} Desde hace muchos años existen redes de geosensores a gran escala que miden fenómenos de la superficie terrestre, hidrológicos y atmosféricos. La llegada de Internet propició una gran expansión de dichas redes, ^{[ 8 ]} y proyectos como la Iniciativa del Sistema Global de Sistemas de Observación de la Tierra (GEOSS) buscan conectarlas.

El término Información Geográfica Voluntaria fue acuñado en 2007 por el geógrafo Michael Goodchild , ^{[ 16 ]} refiriéndose al volumen cada vez mayor de contenido georreferenciado generado por usuarios, tanto expertos como no expertos, que se pone a disposición en la web. Este fenómeno se considera una geoweb emergente que proporciona interfaces de programación de aplicaciones (API) a los desarrolladores de software y software de cartografía web cada vez más fácil de usar tanto para científicos como para el público en general.

La Revista Internacional de la Tierra Digital es una revista de investigación revisada por pares, lanzada en 2008, que se ocupa de la ciencia y la tecnología de la Tierra Digital y sus aplicaciones en todas las disciplinas principales.

La Sociedad Internacional para la Tierra Digital es una organización internacional no política, no gubernamental y sin fines de lucro, dedicada principalmente a la promoción del intercambio académico, la innovación científica y tecnológica, la educación y la colaboración internacional. ^{[ 17 ]}

Se han celebrado varios Simposios Internacionales sobre la Tierra Digital (ISDE). Se han realizado siete simposios ISDE y tres Cumbres sobre la Tierra Digital. Las actas de muchos de ellos ^{[ 18 ]} están disponibles. El séptimo simposio tuvo lugar en Perth, Australia Occidental, en 2011. La cuarta Cumbre sobre la Tierra Digital ^{[ 19 ]} tuvo lugar en Wellington, Nueva Zelanda, en septiembre de 2012.

El término Modelo de Referencia de la Tierra Digital (DERM) fue acuñado por Tim Foresman en el contexto de una visión de una plataforma geoespacial integral como un resumen del flujo de información en apoyo de la visión de Al Gore para una Tierra Digital. ^{[ 20 ]} El modelo de referencia de la Tierra Digital busca facilitar y promover el uso de información georreferenciada de múltiples fuentes a través de Internet. ^{[ 21 ]} Un modelo de referencia de la Tierra Digital define un marco de referencia global fijo para la Tierra utilizando cuatro principios de un sistema digital , ^{[ 22 ]} a saber:

1. Particionamiento discreto mediante malla de celdas regular o irregular, teselado o cuadrícula ; ^{[ 23 ]}
2. Adquisición de datos mediante la teoría del procesamiento de señales ( muestreo y cuantificación ) para asignar valores binarios de fuentes analógicas continuas u otras fuentes digitales a las particiones discretas de la celda;
3. Un ordenamiento o denominación de celdas que puede proporcionar tanto una indexación espacial única como una dirección de ubicación geográfica ; ^{[ 24 ]}
4. Conjunto de operaciones matemáticas basadas en la indexación para transformaciones algebraicas, geométricas, booleanas y de procesamiento de imágenes, etc.

El Open Geospatial Consortium (OGC) cuenta con un estándar de sistema de referencia espacial basado en el DERM, denominado Sistema de Cuadrícula Global Discreta (DGGS). Según el OGC, «un DGGS es un sistema de referencia espacial que utiliza una teselación jerárquica de celdas para particionar y direccionar el globo. Los DGGS se caracterizan por las propiedades de su estructura de celdas, geocodificación, estrategia de cuantificación y funciones matemáticas asociadas. El estándar DGGS del OGC admite la especificación de infraestructuras DGGS estandarizadas que permiten el análisis integrado de datos geoespaciales distribuidos, multidimensionales, de múltiples fuentes y resoluciones, de gran tamaño. Se prevé la interoperabilidad entre las implementaciones DGGS del OGC mediante codificaciones de interfaz de extensión de los servicios web del OGC». [ ^{25 ] Por} lo tanto, el DGGS es una cuadrícula de información discreta y jerárquica con un esquema de direccionamiento (o indexación) para asignar direcciones únicas a cada celda en todo el dominio DGGS. ^{[ 26 ]}

Los avances tecnológicos que sustentan el marco tecnológico actual de la Tierra Digital tienen su origen en los avances informáticos estadounidenses derivados de la competencia de la Guerra Fría , la carrera espacial y las innovaciones comerciales. Por lo tanto, muchas innovaciones se pueden atribuir a corporaciones que trabajan para el Departamento de Defensa o la NASA . Sin embargo, los fundamentos filosóficos de la Tierra Digital se alinean más estrechamente con la creciente conciencia de los cambios globales y la necesidad de comprender mejor los conceptos de sostenibilidad para la supervivencia del planeta. Estas raíces se remontan a visionarios como Buckminster Fuller , quien propuso el desarrollo de un Geoscopio hace medio siglo, análogo a un microscopio para examinar y mejorar nuestra comprensión del planeta Tierra .

Desde el otoño de 1998 hasta el otoño de 2000, la NASA lideró la iniciativa Tierra Digital de EE. UU. en cooperación con sus agencias gubernamentales hermanas, incluido el Comité Federal de Datos Geoespaciales (FGDC). ^{[ 27 ]} La atención al desarrollo consensuado de estándares, protocolos y herramientas a través de iniciativas cooperativas de bancos de pruebas fue el proceso principal para el avance de esta iniciativa dentro de la comunidad gubernamental. ^{[ 12 ]}

En 1999, la NASA fue seleccionada para liderar un nuevo Grupo de Trabajo Interinstitucional sobre la Tierra Digital (IDEW), debido a su reputación en innovaciones tecnológicas y su enfoque en el estudio del cambio planetario. La nueva iniciativa se ubicó en la Oficina de Ciencias de la Tierra de la NASA . Este enfoque se consideró necesario para ayudar a alinear a más de 17 agencias gubernamentales y mantener la sostenibilidad y las aplicaciones orientadas a la Tierra como principio rector para el proyecto de la Tierra Digital. Los componentes para el desarrollo de interfaces gráficas de usuario (GUI) de la Tierra en 3D se colocaron en varios sectores tecnológicos para estimular el apoyo al desarrollo cooperativo. Si bien inicialmente se limitó al personal gubernamental, la industria y la academia fueron observadores tempranos que asistieron a los talleres del IDEW para discutir temas como visualización, fusión de información , estándares e interoperabilidad, algoritmos computacionales avanzados, bibliotecas y museos digitales . En marzo de 2000, en una reunión especial del IDEW organizada por Oracle Corporation en Herndon, Virginia , representantes de la industria mostraron varios prototipos prometedores de visualización en 3D. En dos años, estas herramientas cautivaron a audiencias internacionales, incluyendo a Kofi Annan y Colin Powell , en los ámbitos gubernamental, empresarial, científico y de los medios de comunicación, quienes comenzaron a adquirir los primeros navegadores geográficos comerciales. Del mismo modo que las espectaculares fotografías del amanecer terrestre del programa Apolo proporcionaron una imagen inspiradora centrada en la Tierra para que las nuevas generaciones apreciaran la fragilidad de nuestra biosfera, las Tierras digitales en 3D comenzaron a inspirar a un número creciente de personas a comprender mejor y, posiblemente, salvar nuestro planeta. La incorporación de datos satelitales a herramientas espaciales de acceso comercial impulsó significativamente la capacidad de mapear, monitorear y gestionar los recursos de nuestro planeta, y proporcionó una perspectiva unificadora sobre la visión de la Tierra digital.

Tras la derrota de Al Gore en las elecciones presidenciales del año 2000 , la nueva administración consideró que el nombre programático Tierra Digital representaba un lastre político. Tierra Digital quedó relegada a un segundo plano dentro del FGDC, utilizándose principalmente para definir modelos de referencia de visualización 3D.

En 1999, con el pleno respaldo del gobierno chino, el primer Simposio Internacional sobre la Tierra Digital en Beijing brindó un espacio para el amplio apoyo internacional a la implementación de la visión de la Tierra Digital de Gore, presentada un año antes. De ello surgieron cientos de ciudades digitales creadas por gobiernos y universidades. En China, la Tierra Digital se convirtió en una metáfora de la modernización y la automatización mediante computadoras, lo que llevó a su incorporación en un plan de modernización quinquenal. Originada en la comunidad china de teledetección satelital , la destreza en la Tierra Digital se extendió a una variedad de aplicaciones, incluyendo predicciones de inundaciones, modelado de nubes de polvo , evaluaciones ambientales y planificación urbana . Desde entonces, China ha estado omnipresente en todas las conferencias internacionales sobre la Tierra Digital y recientemente fundó la Sociedad Internacional para la Tierra Digital, una de las primeras ONG creadas por la Academia China de Ciencias . En 2009, el Simposio Internacional sobre la Tierra Digital regresó a Beijing para su sexta reunión.

En el año 2000, el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) impulsó la Tierra Digital para mejorar el acceso a la información de los responsables de la toma de decisiones, en particular para el entonces Secretario General Kofi Annan y el Consejo de Seguridad de las Naciones Unidas . El PNUMA promovió el uso de tecnologías geoespaciales basadas en la web, con la capacidad de acceder a la información ambiental mundial, en relación con cuestiones de política económica y social . En 2001, se inició una reorganización de los recursos de datos e información del PNUMA, basada en la arquitectura GSDI/DE ^{[ 28 ]} para una red de bases de datos distribuidas e interoperables, creando un marco de servidores interconectados. El concepto de diseño se basó en el uso de una creciente red de software de cartografía de Internet y contenido de bases de datos con capacidades avanzadas para vincular herramientas y aplicaciones SIG. UNEP.net ^{[ 29 ]} , lanzado en febrero de 2001, proporcionó al personal de la ONU una herramienta sin precedentes para acceder a recursos de datos ambientales autorizados y un ejemplo visible para otros miembros de la comunidad de la ONU . Sin embargo, no existía una interfaz de usuario universal para UNEP.net, adecuada para los miembros del Consejo de Seguridad, es decir, para quienes no eran científicos. El PNUMA comenzó a probar activamente prototipos de un navegador geográfico del PNUMA a mediados de 2001 con una demostración para la comunidad africana en la 5.ª Conferencia Africana de SIG en Nairobi, Kenia, en noviembre de 2001. Keyhole Technology, Inc. (adquirida posteriormente en 2004 por Google y que se convertiría en Google Earth ) fue contratada para desarrollar y demostrar la primera Tierra Digital interactiva en 3D de todo el globo terráqueo utilizando datos de transmisión web de una base de datos distribuida ubicada en servidores alrededor del planeta. Inmediatamente después, se llevó a cabo un esfuerzo concertado dentro de la comunidad de la ONU, a través del Grupo de Trabajo de Información Geográfica ^{[ 30 ]} (UNGIWG), que incluyó la compra de los primeros sistemas Keyhole para 2002. El PNUMA ofreció más demostraciones públicas de este primer sistema de Tierra Digital en la Cumbre Mundial sobre Desarrollo Sostenible en septiembre de 2002 en Johannesburgo, Sudáfrica . En la búsqueda de un enfoque de ingeniería para el desarrollo integral del modelo de la Tierra Digital, en la tercera reunión del Grupo de Trabajo Internacional sobre Geociencias de las Naciones Unidas (UNGIWG), celebrada en junio de 2002 en Washington, D.C., se recomendó la creación de un documento sobre los requisitos funcionales de usuario para los navegadores geográficos. Esta propuesta se comunicó a la Secretaría de la ISDE en Pekín y al comité organizador del tercer Simposio Internacional sobre la Tierra Digital , y la Academia China de Ciencias la aprobó.-La Secretaría, patrocinada por la organización, será la anfitriona de la primera de las dos reuniones sobre el navegador geográfico Digital Earth.

Japón, liderado por la Universidad de Keio y JAXA , también ha desempeñado un papel internacional destacado en la Tierra Digital, ayudando a crear la Red Digital de Asia ^{[ 31 ]} con una secretaría ubicada en Bangkok para promover la cooperación e iniciativas regionales. Los ciudadanos de la prefectura de Gifu suben información a programas comunitarios de la Tierra Digital desde sus teléfonos inteligentes sobre temas que van desde los primeros avistamientos de luciérnagas en primavera hasta la ubicación de rampas de acceso para discapacitados bloqueadas.