Una nueva visión: Infraestructura Geoespacial

Building geospatial infrastructure

(Construyendo la infraestructura geoespacial)

Resumen

Muchas “visiones” para la tecnología geoespacial se han propuesto durante el último medio siglo. Inicialmente, los investigadores vieron el manejo de datos geoespaciales como el principal problema a superar. La visión de los sistemas de información geográfica apareció con consenso temprano e internacional. Las visiones posteriores incluyeron los conceptos de “infraestructura de datos espaciales”, “tierra digital “y de un “sistema nervioso para el planeta”. Con la aceleración de los avances en la tecnología de la información, se necesita una nueva visión que refleje el enfoque actual de acceso abierto y multimodal, el intercambio, el compromiso con los datos, la Web, Big Data, la inteligencia artificial y la ciencia de datos.

 

Introducción

Muchas visiones para la tecnología geoespacial se han postulado durante el último medio siglo desde que los contenidos de mapas e imágenes de la tierra se digitalizaron por primera vez y se almacenaron en las computadoras. Sin embargo, la tasa de avance en la tecnología de la información continúa acelerándose, y los contextos sociales, económicos, políticos y ambientales en los que se integra la tecnología geoespacial continúan evolucionando, en gran medida, de una manera impredecible. Por lo tanto, es completamente razonable que la comunidad geoespacial busque en este momento una nueva visión, una que pueda ayudarnos a avanzar y darnos un sentido de dirección. ¿A dónde vamos con esta tecnología y cómo puede abordar los desafíos que enfrentamos actualmente y que enfrentaremos en los próximos años? En este artículo describimos el concepto emergente de “Infraestructura geoespacial” cómo una visión contemporánea e integral de la tecnología geoespacial. Revisamos su relación con visiones anteriores, la ubicamos en el contexto de la tecnología de la información actual y abordamos los problemas de acceso, participación y protección de la privacidad individual.

La humanidad de hoy se enfrenta a numerosos desafíos. El mundo que los humanos hemos creado y en el que nos encontramos es diferente a cualquier mundo del pasado; y un regreso al pasado no es una posibilidad. Muchos de estos desafíos pueden abordarse con tecnología geoespacial, especialmente si esa tecnología se construye de manera adecuada, es lo suficientemente completa, abierta y accesible para todos. En este documento describimos las principales características de nuestra visión para la infraestructura geoespacial, y describimos cómo esas características abordarán los desafíos.

 

Cuerpo del artículo (puntos 1 a 6)

 

–Visiones Iniciales

En este punto se desarrollan una breve historia de los desarrollos iniciales hasta hoy de los SIG. Una breve síntesis de esta parte del artículo es:

En reuniones internacionales convocadas por Roger Tomlinson en 1970 y 1972 se reunieron a personas con ideas afines de todo el mundo que habían reconocido los ricos beneficios que podrían acumularse al almacenar el contenido de mapas e imágenes de la Tierra en las computadoras.

A fines de la década de 1970, el concepto de un Sistema de Información Geográfica (SIG) había sido ampliamente adoptado por corporaciones, educadores, agencias e individuos. El software estaba disponible, listo para usar, y  modelos simples de datos permitieron la captura eficiente de muchos tipos de información geográfica. En esta visión, un SIG era una aplicación informática monolítica, que realizaba una amplia gama de funciones que incluían captura, almacenamiento y análisis de datos.

Dos cambios muy significativos a esta visión inicial de los SIG ocurrieron a principios de la década de 1990.

El primero fue la producción abundante de información geográfica, en forma de mapas e imágenes y  otros datos digitales que hasta ese momento había sido una reserva casi exclusiva de agencias bien financiadas típicamente por gobiernos nacionales.

El segundo cambio comenzó con la popularización de la World Wide Web y con ella Internet y los primeros navegadores web. Grupos empresarios vieron rápidamente el potencial para compartir mapas y bases de datos geoespaciales electrónicamente, y  poner colecciones enteras de datos geoespaciales en línea para uso de cualquier persona.

La frase “Tierra digital” (Digital Earth) fue acuñada en un libro por el vicepresidente de los Estados Unidos Al Gore (1992), y en 1998 el mismo Gore preparó un discurso para describir un entorno virtual que podría usarse para explorar muchas dimensiones de la superficie de la tierra, en tiempo presente y pasado.

Se incorpora el concepto básico de la tecnología geoespacial de tupla: <x, y, z, t, a> donde “x”, “y” y “z” son ubicaciones en un espacio tridimensional, “t” es tiempo y “a” es un atributo de eso ubicación en el espacio-tiempo.

El concepto de «sistema nervioso humano» de recolectar señales de muchas partes del cuerpo y transmitirlas al cerebro, donde pueden procesarse y combinarse, lo que finalmente conduce a acciones se incorpora al planeta tierra (nervous system for the planet). Expresado de esta manera; existen obvias analogías entre el sistema nervioso y la tecnología geoespacial tal como existe hoy.

– Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) hoy

En estos párrafos se describen los diferentes usos de la tecnología de hoy.  La tecnología geoespacial se extiende a prácticamente todas las áreas de la actividad humana, ayudando a resolver problemas y tomar decisiones, predecir resultados y descubrir y explicar cómo funcionan los sistemas ambientales y sociales de la Tierra.

Se usan para:

Monitoreo del medio ambiente, evaluación de recursos y conservación. El SIG se utiliza para realizar un seguimiento del estado del medio ambiente, en función de los datos recopilados por satélites de observación de la Tierra, aviones y drones, observación de campo y sensores terrestres. Se utiliza para identificar áreas de preocupación crítica, para preservar la biodiversidad y el patrimonio humano, y para desarrollar y evaluar los efectos de las estrategias de conservación.

Forestación y administración de la tierra. Los SIG facilitaron la estimación del volumen y la calidad de la madera en un predio y los costos asociados de extracción, y abordar los conflictos con otros usos, como el hábitat de la vida silvestre y la recreación humana.

Salud, demografía y estadística. El SIG se utiliza para analizar las tasas comparativas de enfermedades infecciosas y otras afecciones médicas en grandes áreas del mundo, para proporcionar alertas tempranas de brotes y estudiar cómo la accesibilidad y el costo de los servicios médicos varían según las regiones.

Transporte, planificación y administración. Las corporaciones utilizan el SIG para planificar y optimizar las rutas entregas, recolección de basura, sistemas de autobuses y muchos otros servicios.

Construcción y administración de servicios.Los SIG se pueden utilizar para planificar y gestionar la asignación de actividades a espacios interiores, y para apoyar la búsqueda de caminos y la evacuación de emergencia en los complejos espacios tridimensionales de aeropuertos, centros comerciales y minas. El SIG también se usa ampliamente para la gestión de instalaciones complejas del campus, bases militares y sedes corporativas.

Seguridad pública. Durante mucho tiempo, los militares han hecho un uso extensivo de los SIG, desde la cartografía básica y el análisis de transitabilidad hasta la toma de conciencia de la situación en tiempo real.

Preparación y respuesta a desastres. El SIG es invaluable en las cuatro etapas de la gestión de desastres: planificación, respuesta, recuperación y mitigación.

–Un rápido cambio de ambiente

Muchos avances técnicos en términos de potencia computacional, capacidad de almacenamiento y comunicación se presentan en estos tiempos. Muchos datos hoy en día nacen digitales, y las bases de datos se pueden encontrar y compartir fácilmente a través de Internet. Además, el ritmo del cambio continúa acelerándose, a medida que las nuevas tecnologías entran en línea y proliferan los nuevos usos.

Entre estas nuevas prácticas puede mencionarse las siguientes:

Portales. El desarrollo de bibliotecas de mapas digitales, almacenes de datos espaciales y geo-portales tuvo un impacto dramático en la disponibilidad de datos geoespaciales digitales, a partir de mediados de los años noventa.

Datos abiertos. La aplicación Open Street Map se propuso crear un mapa digital gratuito y abierto a todos utilizando los esfuerzos de voluntarios, imágenes terrestres de alta resolución y GPS. Constituyó una revolución. Desde ese momento el ciudadano promedio es ahora un consumidor comprometido (engagement) y un productor de información geoespacial, y ya no existe una distinción efectiva entre el experto y el aficionado geoespacial.

SIG corporativos en la empresa. Un SIG empresarial utiliza un lenguaje único y universal para describir las características geoespaciales y sus interrelaciones, lo que ayuda a romper las barreras a la comunicación que siempre surgen en una organización segmentada o jerárquica.

Colaboración en red. Las redes se han convertido en un componente esencial de la infraestructura geoespacial, permitiendo a los grupos trabajar juntos de forma remota sin interacción cara a cara.

Comunicación eficiente por historias. Recientemente, «la historia contada por mapas» (story maps)se ha convertido en una forma novedosa e importante de comunicar resultados SIG, combinando texto, mapas interactivos, video y audio de forma lineal y bajo una interfaz de usuario simple.

La nube. Gran parte de la funcionalidad SIG ahora está disponible a través de servicios basados en la nube y muchos usuarios ahora reciben correo electrónico y los mantienen sus archivos en la nube

–Avances en SIG

En este punto se presentan los principales avances y condiciones que deben cumplir los SIG. Se destacan los siguientes

Geo-Inteligencia articial. El análisis de imágenes ha proporcionado algunas de las primeras aplicaciones más complejas de IA a los datos geoespaciales; se puede analizar grandes cantidades de imágenes muy rápidamente, encontrando características como calles y carreteras, clasificando cultivos y aprendiendo los factores que indican riesgo de enfermedad o incendio.

Scripts y flujos de trabajo. La posibilidad actual de que los procesos se graben y reproduzcan de forma rigurosa,  pronto se convertirán en una parte importante del conjunto de herramientas de SIG.

Replicabilidad. La apertura, especialmente los datos abiertos y el software abierto, contribuirán en gran medida a garantizar que otros puedan reproducir los resultados.

Modelos predictivos. La predicción generalmente pronostica cuándo sucederá algo, pero en el mundo geoespacial también hay un gran interés en dónde, además de cuándo.

Análisis en tiempo real. ¿Es posible procesar datos en tiempo real lo suficientemente rápido, para que los resultados también estén disponibles en tiempo real? ¿Es posible, por ejemplo, detectar y procesar una evacuación de una ciudad importante lo suficientemente rápido como para tomar decisiones sobre el control del tráfico?

–Infraestructura Geoespacial

La infraestructura geoespacial es un SIG a escala, desarrollada desde pequeños comienzos hace medio siglo para abarcar una gran cantidad de aplicaciones importantes, una comunidad que se extiende desde el ciudadano promedio hasta los científicos geoespaciales y servicios que satisfacen las necesidades de individuos, organizaciones y organizaciones empresas enteras. Algunas cuestiones a tener en cuenta son:

¿Que es posible?. Uno de los mayores desafíos de la tecnología avanzada radica en ver qué hacen posibles estos avances; en pensar metas posibles.

Construir conjuntos de datos esenciales.No todos los conjuntos de datos geoespaciales tienen el mismo valor.

Mejoramiento de la productividad y de la eficiencia. La productividad y la eficiencia son objetivos valiosos en muchas áreas de aplicación de SIG

Desarrollar sustentabilidad. La sostenibilidad es otra y objetivos relacionados, como minimizar el impacto ambiental.

Comprometer al ciudadano. Está habilitado por el acceso independiente del dispositivo, por los tipos de servicios geoespaciales que los ciudadanos usan todos los días, y por la capacidad de los ciudadanos de proporcionar datos y otros tipos de entrada utilizando los servicios Web 2.0.

Proteger la biodiversidad. Los SIG han encontrado muchas aplicaciones atractivas en la conservación. La conservación y la protección de la biodiversidad deberían ser uno de los objetivos principales de la infraestructura geoespacial.

Construir instituciones (agencies) inteligentes. La información y la tecnología para procesarla son claramente esenciales para tomar decisiones inteligentes. La tecnología geoespacial ya está jugando un papel importante en el concepto emergente de la ciudad inteligente y en actividades rurales como la agricultura y la silvicultura.

Diseñar para la resilencia. Un sistema resiliente es un sistema que puede sobrevivir a los choques, especialmente los choques que son difíciles o imposibles de anticipar.

Compartir y colaborar. El intercambio y la colaboración deben estar entre los objetivos más importantes de una infraestructura geoespacial, habilitados por los tipos de compromiso y accesibilidad que son una característica creciente de la tecnología geoespacial.

La protección de la privacidad personal debe ser un objetivo importante de la infraestructura geoespacial

 

Sumario

Los próximos años verán una transformación masiva, en la sociedad en su conjunto, pero también en la tecnología geoespacial. Para lograr los objetivos establecidos en la sección anterior, especialmente con respecto a la apertura, el acceso y el compromiso, la infraestructura geoespacial del futuro tendrá que estar basada en la Web. Tendrá que integrar información, procesos y flujos de trabajo, y capturar información suficiente para respaldar la replicabilidad. Tendrá poderosas técnicas para integrar la variedad de fuentes de datos que son características de Big Data: fusión, re-muestreo, escalamiento y fusión. Deberá rastrear la procedencia de los datos y permitir la recuperación de productos intermedios. Todo esto ya está disponible de alguna forma, y ​​constantemente se realizan cambios incrementales. Pero lo que falta en nuestra opinión es una visión, un  desafío y metas, una declaración de principios contra la cual se puede medir el progreso. Hace más de 20 años, el discurso de “Tierra digital” proporcionó una imagen del desafío y metas futuras (idea fuerza) y condujo a una serie de proyectos de investigación y desarrollo que estuvieron cerca de lograr la visión de Gore. Hoy, creemos que se necesita otro desafío-meta futura, como una visión de la infraestructura geoespacial emergente que hemos descrito en este documento.