Tierra digital

Tierra Digital es el nombre que recibió en 1998 un concepto creado por el ex vicepresidente estadounidense Al Gore, que describe una representación virtual de la Tierra georreferenciada y conectada a los archivos de conocimiento digital del mundo.

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 en el que los escolares -de hecho, todos los ciudadanos del mundo- podrían interactuar con un globo virtual giratorio tridimensional generado por computadora y acceder a grandes cantidades de información científica y cultural para ayudarlos a comprender la Tierra y sus actividades humanas. La mayor parte de este acervo de conocimientos sería gratuito para todos a través de Internet, sin embargo, se imaginó que coexistiría un mercado comercial de productos y servicios relacionados, en parte para sustentar la costosa infraestructura que requeriría un sistema de ese tipo. El origen de la idea se remonta al Geoscopio de Buckminster Fuller, una gran pantalla esférica para representar fenómenos geográficos.

Muchos aspectos de su propuesta se han hecho realidad -por ejemplo, los geonavegadores de globo virtual como NASA World Wind, Google Earth y Bing Maps 3D de Microsoft para aplicaciones comerciales, sociales y científicas-, pero el discurso de Gore esbozó una vinculación verdaderamente global y colaborativa de sistemas que todavía no se ha producido. Esa 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 ha sido definida como una "visión organizadora" para dirigir a los científicos y tecnólogos hacia un objetivo compartido, prometiendo avances sustanciales en muchas áreas científicas y de ingeniería, similares a la superautopista de la información.

Dos extractos dignos de mención de la Declaración de Beijing sobre la Tierra Digital, ratificada el 12 de septiembre de 2009 en el VI Simposio Internacional sobre la Tierra Digital en Beijing:

"La Tierra Digital es una parte integral de otras tecnologías avanzadas incluyendo: observación terrestre, sistemas de geoinformación, sistemas de posicionamiento global, redes de comunicación, webs de sensores, identificadores electromagnéticos, realidad virtual, computación de red, etc. Se considera como un contribuyente estratégico global a los desarrollos científicos y tecnológicos, y será un catalizador para encontrar soluciones a cuestiones científicas y sociales internacionales".

"La Tierra Digital debe desempeñar un papel estratégico y sostenible al abordar estos desafíos a la sociedad humana como agotamiento de los recursos naturales, inseguridad alimentaria y hídrica, escasez de energía, degradación ambiental, respuesta a los desastres naturales, explosión demográfica y, en particular, cambio climático mundial".

Un grupo internacional de científicos geógrafos y medioambientales procedentes del gobierno, la industria y el mundo académico, reunidos por la Iniciativa Vespucci para el Avance de la Ciencia de la Información Geográfica y el Centro Común de Investigación de la Comisión Europea, publicó recientemente "La Tierra digital de próxima generación", un documento de posición que sugiere sus ocho elementos clave:

1. No una Tierra Digital, sino múltiples globos conectados/infraestructuras que abordan las necesidades de diferentes audiencias: ciudadanos, comunidades, responsables políticos, científicos, educadores.
2. Orientación a los problemas: por ejemplo, el medio ambiente, la salud, las esferas de los beneficios sociales y la transparencia en los efectos de las tecnologías en el medio ambiente
3. Permitir la búsqueda a través del tiempo y el espacio para encontrar situaciones similares/análogas con datos en tiempo real de sensores y humanos (diferente de lo que puede hacer el SIG existente, y diferente de agregar funciones analíticas a un globo virtual)
4. Hacer preguntas sobre el cambio, identificación de anomalías en el espacio tanto en los dominios humanos como en el medio ambiente (flag things that are not consistent with their surrounding in real time)
5. Facilitar el acceso a datos, información, servicios y modelos, así como escenarios y pronósticos: desde simples consultas hasta análisis complejos en todos los ámbitos ambiental y social.
6. Apoyo a 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 en múltiples plataformas tecnológicas y medios de comunicación (por ejemplo, texto, voz y medios multimedia)
8. Compromiso, interactivo, exploratorio y laboratorio de aprendizaje y educación multidisciplinar y ciencia.

En la última década se han logrado avances significativos hacia la Tierra Digital, como se recoge en un estudio realizado por Mahdavi-Amiri et al., que incluye trabajos en estas categorías:

El número de Infraestructuras de Datos Espaciales ha crecido de manera constante desde principios de los años 90, en parte gracias a las normas de interoperabilidad mantenidas por el Consorcio Geoespacial Abierto y la Organización Internacional de Normalización (ISO). Entre los esfuerzos recientes más importantes para vincular y coordinar las IDE se encuentran la Infraestructura para la Información Espacial en Europa (INSPIRE) y la Iniciativa UNSDI del Grupo de Trabajo de Información Geográfica de las Naciones Unidas (UNIGWG). Entre 1998 y 2001, el Grupo de Trabajo Interagencial Digital Earth (IDEW) presidido por la NASA contribuyó a este crecimiento con un enfoque particular en las cuestiones de interoperabilidad, dando lugar, entre otras, al estándar de Servicio de Mapas Web.

El uso científico de globos virtuales de navegadores geográficos como Google Earth, World Wind de la NASA y ArcGIS Explorer de ESRI ha crecido significativamente a medida que su funcionalidad ha mejorado y el formato KML se ha convertido en el estándar de facto para las visualizaciones de globos. Se pueden ver numerosos ejemplos en Google Earth Outreach Showcase y en World Wind Java Demo Applications and Applets.

Los geosensores se definen como "cualquier dispositivo que reciba y mida estímulos ambientales que puedan ser referenciados geográficamente". Hace muchos años que existen redes de geosensores a gran escala que miden fenómenos atmosféricos, hidrológicos y de la superficie terrestre. La llegada de Internet condujo a una gran expansión de dichas redes, y esfuerzos como la Iniciativa del Sistema Global de Sistemas de Observación de la Tierra (GEOSS) apuntan a conectarlas.

El término Información Geográfica Voluntaria fue acuñado en 2007 por el geógrafo Michael Goodchild, en referencia al creciente volumen de contenido georreferenciado social y científico generado por los usuarios que se pone a disposición en la Web tanto por personas y grupos expertos como no expertos. Este fenómeno se considera como una Geoweb emergente que proporciona Interfaces de Programación de Aplicaciones (API) a los desarrolladores de software y un software de cartografía web cada vez más fácil de usar tanto para los 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 apolítica, no gubernamental y sin fines de lucro, cuyo principal objetivo es promover el intercambio académico, la innovación científica y tecnológica, la educación y la colaboración internacional.

Se han celebrado varios simposios internacionales sobre la Tierra digital (ISDE, por sus siglas en inglés). Se han celebrado siete simposios ISDE y tres cumbres de la Tierra digital. Las actas de muchas de ellas están disponibles. El séptimo simposio se celebró en Perth, Australia Occidental, en 2011. La cuarta cumbre de la Tierra digital se celebró en Wellington, Nueva Zelanda, en septiembre de 2012.

El término Modelo de Referencia Digital de la Tierra (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 de una Tierra Digital. El modelo de referencia de la Tierra Digital busca facilitar y promover el uso de información georreferenciada de múltiples fuentes a través de Internet. Un modelo de referencia digital de la Tierra define un marco de referencia global fijo para la Tierra utilizando cuatro principios de un sistema digital, a saber:

1. Discreta partición usando malla de células regulares o irregulares, revestimiento o rejilla;
2. Adquisición de datos usando la teoría de procesamiento de señales (sampling y quantizing) para asignar valores binarios de fuentes analógicas continuas u otras fuentes digitales a las particiones discretas de células;
3. An ordenar o nombrar células que puede proporcionar tanto la indexación espacial única como la dirección de ubicación geográfica;
4. Un conjunto de operaciones matemáticas construido sobre la indexación para transformados algebraicos, geométricos, booleanos y de procesamiento de imágenes, etc.

El Consorcio Geoespacial Abierto tiene un estándar de sistema de referencia espacial basado en el DERM llamado Sistema de Cuadrícula Global Discreta (DGGS). Según OGC, "un DGGS es un sistema de referencia espacial que utiliza una teselación jerárquica de celdas para dividir y direccionar el globo. Los DGGS se caracterizan por las propiedades de su estructura celular, geocodificación, estrategia de cuantificación y funciones matemáticas asociadas. El estándar DGGS de OGC respalda la especificación de infraestructuras DGGS estandarizadas que permiten el análisis integrado de datos geoespaciales distribuidos de gran tamaño, de múltiples fuentes, múltiples resoluciones y multidimensionales. Se prevé la interoperabilidad entre las implementaciones DGGS de OGC a través de codificaciones de interfaz de extensión de los Servicios Web de OGC". 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.

Los avances tecnológicos que sustentan el actual marco tecnológico de la Tierra Digital se remontan a los avances informáticos de Estados Unidos 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 pueden alinear más estrechamente con la mayor 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 GeoScope 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 dirigió la iniciativa Tierra Digital de los Estados Unidos en cooperación con sus agencias gubernamentales hermanas, incluido el Comité Federal de Datos Geoespaciales (FGDC). La atención al desarrollo consensuado de estándares, protocolos y herramientas a través de iniciativas de pruebas cooperativas fue el proceso principal para el avance de esta iniciativa dentro de la comunidad gubernamental.

En 1999, la NASA fue seleccionada para dirigir un nuevo Grupo de Trabajo Interagencial de la Tierra Digital (IDEW), debido a su reputación en materia de 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 titular 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 un principio rector para la empresa de la Tierra Digital. Los componentes para el desarrollo de interfaces gráficas de usuario (GUI) de la Tierra en 3-D se colocaron en varios sectores tecnológicos para estimular el apoyo al desarrollo cooperativo. Si bien inicialmente se limitó al personal del gobierno, la industria y el mundo académico fueron los primeros observadores que asistieron a los talleres de IDEW para discutir temas como visualización, fusión de información, estándares e interoperabilidad, algoritmos computacionales avanzados, bibliotecas digitales y museos. En marzo de 2000, en una reunión especial de IDEW organizada por Oracle Corporation en Herndon, Virginia, representantes de la industria demostraron varios prototipos prometedores de visualización en 3-D. En dos años, estos dispositivos cautivaron a audiencias internacionales, entre ellas Kofi Annan y Colin Powell, del gobierno, el mundo empresarial, la ciencia y los medios de comunicación, que empezaron a comprar los primeros geonavegadores comerciales. Así como la espectacular fotografía de la salida de la Tierra tomada por la misión Apolo proporcionó una imagen centrada en la Tierra que inspiró a las nuevas generaciones a apreciar la fragilidad de nuestra biosfera, las Tierras Digitales 3D empezaron a inspirar a un número cada vez mayor de personas a la posibilidad de comprender mejor y, posiblemente, salvar nuestro planeta. La introducción de datos satelitales en cajas de herramientas espaciales accesibles comercialmente avanzó 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.

Después de que Al Gore perdiera las elecciones presidenciales de 2000, la administración entrante consideró que el nombre programático Tierra Digital era un lastre político. Tierra Digital quedó relegada a un estatus minoritario dentro del FGDC, y se utilizó principalmente para definir modelos de referencia de visualización en 3D.

En 1999, con el pleno respaldo del gobierno chino, el Simposio Internacional sobre la Tierra Digital inaugural en Beijing proporcionó un lugar para el amplio apoyo internacional a la implementación de la visión de la Tierra Digital de Gore presentada un año antes. El resultado fueron cientos de ciudades de la Tierra Digital creadas por gobiernos y universidades. En China, la Tierra Digital se convirtió en una metáfora de la modernización y la automatización con computadoras, lo que llevó a su incorporación en un plan de modernización de cinco años. Originada en la comunidad de teledetección satelital de China, la destreza de la Tierra Digital se extendió a una gama de aplicaciones que incluyen predicciones de inundaciones, modelado de nubes de polvo, evaluaciones ambientales y planificación urbana. China ha estado omnipresente en todas las conferencias internacionales de la Tierra Digital desde entonces 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 2000, el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) promovió la Tierra Digital para mejorar el acceso de los encargados de adoptar decisiones a la información 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 asociación con cuestiones de política económica y social. En 2001 se inició una reorganización de los datos y los recursos de información del PNUMA, basada en la arquitectura GSDI/DE para una red de bases de datos distribuidas e interoperables que creaba un marco de servidores vinculados. El concepto de diseño se basó en el uso de una red creciente de software de cartografía en Internet y contenido de bases de datos con capacidades avanzadas para vincular herramientas y aplicaciones SIG. UNEP.net, lanzado en febrero de 2001, proporcionó al personal de las Naciones Unidas una facilidad sin precedentes para acceder a recursos de datos ambientales autorizados y un ejemplo visible para otros en la comunidad de las Naciones Unidas. Sin embargo, no existía una interfaz de usuario universal para UNEP.net, adecuada para los miembros del Consejo de Seguridad, es decir, los no científicos. El PNUMA comenzó a probar activamente prototipos de un geonavegador a mediados de 2001, con una muestra para la comunidad africana que se exhibió en la 5ª Conferencia Africana sobre SIG en Nairobi, Kenia, en noviembre de 2001. Keyhole Technology, Inc. (que luego fue adquirida en 2004 por Google y se convertiría en Google Earth) fue contratada para desarrollar y demostrar el primer Digital Earth interactivo en 3D con un globo terráqueo completo, utilizando datos de transmisión web de una base de datos distribuida ubicada en servidores de todo el planeta. Inmediatamente después, se realizó un esfuerzo concertado dentro de la comunidad de las Naciones Unidas, a través del Grupo de Trabajo sobre Información Geográfica (UNGIWG), que incluyó la compra de los primeros sistemas Keyhole en 2002. El PNUMA proporcionó más demostraciones públicas de este primer sistema Digital Earth en la Cumbre Mundial sobre Desarrollo Sostenible en septiembre de 2002 en Johannesburgo, Sudáfrica. En busca de un enfoque de ingeniería para el desarrollo de todo el sistema del modelo Digital Earth, se hicieron recomendaciones en la 3ª Reunión del UNGIWG, en junio de 2002, Washington, D.C., para crear un documento sobre los Requisitos Funcionales de Usuario para los geonavegadores. Esta propuesta fue comunicada a la Secretaría del ISDE en Beijing y al comité organizador del Tercer Simposio Internacional sobre la Tierra Digital, y la Secretaría patrocinada por la Academia China de Ciencias llegó a un acuerdo para organizar la primera de las dos reuniones del geonavegador de la Tierra Digital.

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

• Destino Tierra (Unión Europea)
• Gemelo digital
• Geocode
• Rejilla geodésica
• Géoportail
• Geoweb
• Referencia Grid
• International Cartographic Association (ICA)
• International Society for Digital Earth (ISDE)
• Índice espacial

• Guo, Huadong; Goodchild, Michael F.; Annoni, Alessandro, eds. (2020). Manual de la Tierra Digital. Singapur: Springer. doi:10.1007/978-981-32-9915-3. ISBN 978-981-329-914-6. S2CID 208086021.

Tecnologías de la Tierra Digital

• ADEPT - Alexandria Digital Earth Prototype (1999–2004) Archivado 2016-03-03 en la Wayback Machine
• Modelo de referencia de la Tierra Digital del Gobierno de los Estados Unidos (DERM)
• Global Spatial Data Model (GSDM)
• Esquía planetaria: Una plataforma global para una nueva era de colaboración
• Comercialización digital China
• PYXIS Mundo Ver Estudio: Plataforma de la Tierra Digital para el análisis espacial y compartir datos de mapa Archivado 2021-01-22 en la Máquina Wayback