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SIG distribuido

Los SIG distribuidos se refieren a sistemas IG que no tienen todos los componentes del sistema en la misma ubicación física. [1] Esto podría ser el procesamiento , la base de da...

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Los SIG distribuidos se refieren a sistemas IG que no tienen todos los componentes del sistema en la misma ubicación física. [1] Esto podría ser el procesamiento , la base de datos , la representación o la interfaz de usuario . Representa un caso especial de computación distribuida , con ejemplos de sistemas distribuidos que incluyen SIG de Internet , SIG web y SIG móvil . La distribución de recursos proporciona modelos corporativos y empresariales para SIG (que involucran múltiples bases de datos, diferentes computadoras que realizan análisis espaciales y un ecosistema diverso de dispositivos cliente a menudo habilitados espacialmente). Los SIG distribuidos permiten un modelo de servicios compartidos , incluida la fusión de datos (o mashups ) basada en servicios web del Consorcio Geoespacial Abierto (OGC). La tecnología SIG distribuida permite sistemas de mapeo en línea modernos (como Google Maps y Bing Maps ), servicios basados ​​en la ubicación (LBS), SIG basados ​​en web (como ArcGIS Online) y numerosas aplicaciones habilitadas para mapas. Otras aplicaciones incluyen el transporte, la logística , los servicios públicos, los sistemas de información agrícola/de granjas, los sistemas de información medioambiental en tiempo real y el análisis del movimiento de personas. En términos de datos, el concepto se ha ampliado para incluir información geográfica voluntaria . El procesamiento distribuido permite mejoras en el rendimiento del análisis espacial mediante el uso de técnicas como el procesamiento paralelo.

Etimología

El término SIG distribuido fue acuñado por Bruce Gittings en la Universidad de Edimburgo . Fue responsable de uno de los primeros SIG distribuidos basados ​​en Internet . En 1994, diseñó e implementó el World Wide Earthquake Locator, que proporcionaba mapas de terremotos recientes a un usuario independiente de la ubicación, que utilizaba el Xerox PARC Map Viewer (con sede en California , EE. UU.), administrado por una interfaz con sede en Edimburgo (Escocia) , que extraía datos en tiempo real del Centro Nacional de Información sobre Terremotos (USGS) en Colorado , EE. UU. [2] Gittings impartió por primera vez un curso sobre SIG distribuido en 2005 como parte del Programa de Maestría en SIG en esa institución. [3]

Tipos

Computación paralela en SIG

El procesamiento paralelo es el uso de múltiples CPU para ejecutar diferentes secciones de un programa en conjunto. Los términos "computación concurrente", "computación paralela" y "computación distribuida" no tienen una distinción clara entre ellos. [4] La computación paralela hoy en día implica la utilización de una sola computadora con procesadores multinúcleo o múltiples computadoras que están conectadas a través de una red trabajando en la misma tarea. [5] [6] En el caso de SIG distribuido, la computación paralela que utiliza procesadores multinúcleo en la misma máquina sería donde la línea comienza a difuminarse entre el SIG de escritorio tradicional y el distribuido. Cuando se realiza en diferentes ubicaciones, es mucho más claro. Como la computación paralela se ha convertido en el paradigma dominante en la arquitectura informática , principalmente en forma de procesadores multinúcleo , esto es importante mencionar. [5]

En la actualidad, existen numerosos ejemplos de aplicación de la computación paralela a los SIG. Por ejemplo, los equipos de teledetección y topografía han proporcionado grandes cantidades de información espacial, y la forma de gestionar, procesar o eliminar estos datos se ha convertido en un problema importante en el campo de la ciencia de la información geográfica (SIG). [7] Para resolver estos problemas, se ha investigado mucho en el área del procesamiento paralelo de la información SIG. Esto implica la utilización de un solo ordenador con varios procesadores o varios ordenadores conectados a través de una red que trabajan en la misma tarea o una serie de tareas. El marco Hadoop se ha utilizado con éxito en el procesamiento SIG. [8]

Organización SIG

SIG empresarial

El SIG empresarial se refiere a un sistema de información geográfica que integra datos geográficos de varios departamentos y presta servicio a toda la organización. [9] La idea básica de un SIG empresarial es abordar las necesidades departamentales de manera colectiva en lugar de hacerlo de manera individual. Cuando las organizaciones comenzaron a utilizar SIG en los años 1960 y 1970, la atención se centró en proyectos individuales en los que los usuarios individuales creaban y mantenían conjuntos de datos en sus propias computadoras de escritorio. Debido a la amplia interacción y flujo de trabajo entre departamentos, muchas organizaciones han pasado en los últimos años de sistemas SIG independientes y autónomos a enfoques más integrados que comparten recursos y aplicaciones. [10]

Algunos de los beneficios potenciales que puede proporcionar un SIG empresarial incluyen una redundancia significativamente reducida de datos en todo el sistema, una mayor precisión e integridad de la información geográfica y un uso y compartición de datos más eficiente. [11] Dado que los datos son una de las inversiones más importantes en cualquier programa SIG, cualquier enfoque que reduzca los costos de adquisición manteniendo la calidad de los datos es importante. La implementación de un SIG empresarial también puede reducir los costos generales de mantenimiento y soporte del SIG, lo que permite un uso más efectivo de los recursos SIG departamentales. Los datos se pueden integrar y utilizar en los procesos de toma de decisiones en toda la organización. [11]

SIG corporativo

Un Sistema de Información Geográfica corporativo es similar a un SIG empresarial y satisface las necesidades de información espacial de una organización en su conjunto de manera integrada. [12] El SIG corporativo consta de cuatro elementos tecnológicos que son datos , estándares , tecnología de la información y personal con experiencia. Es un enfoque coordinado que se aleja del SIG de escritorio fragmentado. El diseño de un SIG corporativo incluye la construcción de una base de datos corporativa centralizada que está diseñada para ser el recurso principal para toda una organización. La base de datos corporativa está diseñada específicamente para satisfacer de manera eficiente y eficaz los requisitos de la organización. Es esencial para un SIG corporativo la gestión eficaz de la base de datos corporativa y el establecimiento de estándares como OGC para tecnologías de mapeo y bases de datos.

Entre las ventajas se encuentra el acceso de todos los usuarios de la organización a datos compartidos, completos, precisos, de alta calidad y actualizados. Todos los usuarios de la organización también tienen acceso a tecnología compartida y a personas con experiencia. Esto mejora la eficiencia y la eficacia de la organización en su conjunto. Una base de datos corporativa gestionada correctamente reduce la recopilación y el almacenamiento redundantes de información en toda la organización. Al centralizar los recursos y los esfuerzos, se reduce el coste general.

SIG de Internet

Mapa de 2007 que muestra los cables submarinos de telecomunicaciones de fibra óptica en todo el mundo.

Internet GIS , o sistema de información geográfica de Internet (GIS), es un término que se refiere a un amplio conjunto de tecnologías y aplicaciones que emplean Internet para acceder, analizar, visualizar y distribuir datos espaciales . [13] [14] [15] [16] [17] Internet GIS es una consecuencia de los SIG tradicionales y representa un cambio de la realización de SIG en una computadora individual a trabajar con datos y funciones distribuidos de forma remota. [13] Dos problemas principales en SIG son el acceso y la distribución de datos espaciales y resultados SIG. [18] Internet GIS ayuda a resolver ese problema al permitir a los usuarios acceder a vastas bases de datos imposibles de almacenar en una sola computadora de escritorio y al permitir la rápida difusión de mapas y datos sin procesar a otros. [19] [18] Estos métodos incluyen el intercambio de archivos y el correo electrónico . Esto ha permitido al público en general participar en la creación de mapas y hacer uso de la tecnología SIG. [20] [21]

Descripción general de la conectividad VPN, que muestra las configuraciones de intranet de sitio a sitio y de trabajo remoto utilizadas en conjunto

SIG web

Los estándares OGC ayudan a las herramientas SIG a comunicarse.
Los SIG web (también conocidos como SIG basados ​​en la Web) o sistemas de información geográfica web son SIG que emplean la World Wide Web para facilitar el almacenamiento, la visualización, el análisis y la distribución de información espacial a través de Internet . [22] [23] [24] [25] [26] [27] La ​​World Wide Web, o Web, es un sistema de información que utiliza Internet para alojar, compartir y distribuir documentos, imágenes y otros datos. [28] [26] [27] Los SIG web implican el uso de la World Wide Web para facilitar las tareas de SIG que tradicionalmente se realizan en una computadora de escritorio, así como para permitir el intercambio de mapas y datos espaciales. Si bien los SIG web y los SIG de Internet a veces se usan indistintamente, son conceptos diferentes. [26] [27] Los SIG web son un subconjunto de los SIG de Internet, que a su vez es un subconjunto de los SIG distribuidos, que a su vez es un subconjunto de un sistema de información geográfica más amplio . [29] [30] [31] [32] La aplicación más común de los SIG web es la cartografía web , tanto que los dos términos se suelen utilizar indistintamente, de forma muy similar a la cartografía digital y los SIG. Sin embargo, los SIG web y la cartografía web son conceptos distintos, y la cartografía web no requiere necesariamente un SIG web. [26]

Sistema de información geográfica móvil

Número de suscripciones a telefonía móvil celular 2012-2016

Los teléfonos celulares y otras formas de comunicación inalámbrica se han vuelto comunes en la sociedad. [1] [33] [34] [35] Muchos de estos dispositivos están conectados a Internet y pueden acceder a aplicaciones SIG de Internet como cualquier otra computadora. [33] [34] Estos dispositivos están conectados en red entre sí, utilizando tecnología como la web móvil . Sin embargo, a diferencia de las computadoras tradicionales, estos dispositivos generan inmensas cantidades de datos espaciales disponibles para el usuario del dispositivo y muchos gobiernos y entidades privadas. [33] [34] Las herramientas, aplicaciones y hardware utilizados para facilitar los SIG mediante el uso de tecnología inalámbrica son SIG móviles . Utilizado por el titular del dispositivo, el SIG móvil permite que las aplicaciones de navegación como Google Maps ayuden al usuario a navegar a una ubicación. [33] [34] Cuando lo utilizan empresas privadas, los datos de ubicación recopilados pueden ayudar a las empresas a comprender el tráfico peatonal en un área para optimizar las prácticas comerciales. [33] [34] Los gobiernos pueden usar estos datos para monitorear a los ciudadanos. El acceso a los datos de ubicación por parte de terceros ha generado preocupaciones sobre la privacidad. [33] [34]

Dado que aproximadamente el 80 % de todos los datos tienen un componente espacial, los SIG móviles modernos son una herramienta poderosa. [36] La cantidad de dispositivos móviles en circulación ha superado a la población mundial (2013) con una rápida aceleración en la adopción de tabletas iOS , Android y Windows 8. Las tabletas se están volviendo populares rápidamente para el uso en el campo de servicios públicos. Los estuches de bajo costo con certificación MIL-STD-810 transforman las tabletas de consumo en unidades de uso en el campo totalmente reforzadas pero livianas a un 10 % de los costos de las computadoras portátiles reforzadas tradicionales.

Aunque no todas las aplicaciones de SIG móviles están limitadas por el dispositivo, muchas sí lo están. Estas limitaciones son más aplicables a dispositivos más pequeños, como teléfonos celulares y PDA . Dichos dispositivos tienen pantallas pequeñas con mala resolución, memoria y capacidad de procesamiento limitadas, un teclado deficiente (o inexistente) y una duración de batería corta. Se pueden encontrar limitaciones adicionales en aplicaciones de tabletas basadas en clientes web: mala interfaz gráfica de usuario web e integración del dispositivo, dependencia en línea y caché de cliente web fuera de línea muy limitada.

Los SIG móviles tienen una superposición significativa con los SIG de Internet; sin embargo, no todos los SIG móviles utilizan Internet, y mucho menos la web móvil. [1] Por lo tanto, las categorías son distintas. [1]

Sistema de información geográfica cibernética

CyberGIS, o sistemas y ciencia de información geográfica cibernética, es un término utilizado para describir el uso de la ciberinfraestructura para realizar tareas de SIG con recursos de almacenamiento y procesamiento de múltiples instituciones a través de, generalmente, la World Wide Web. [37] CyberGIS se centra en la resolución de problemas geoespaciales computacionales e intensivos en datos dentro de varios dominios de investigación y educación aprovechando el poder de la computación distribuida. CyberGIS ha sido descrito como "SIG separado del escritorio e implementado en la web, con los problemas asociados de hardware, software, almacenamiento de datos, redes digitales, personas, capacitación y educación". [38] El término CyberGIS entró por primera vez en la literatura en 2010, y es utilizado predominantemente por la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y colaboradores para describir su software e investigación desarrollados para utilizar enfoques de big data y computación de alto rendimiento para la resolución colaborativa de problemas. [37] [39]

Supercomputadora CyberGIS

El Centro CyberGIS para Estudios Espaciales y Digitales Avanzados de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign ROGER es una supercomputadora cyberGIS alojada por el Centro Nacional para Aplicaciones de Supercomputación .

En 2014, el Centro CyberGIS para Estudios Espaciales y Digitales Avanzados de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign recibió una importante subvención de la Fundación Nacional de Ciencias para instrumentación de investigación para establecer a ROGER como la primera supercomputadora cyberGIS . ROGER, alojada por el Centro Nacional para Aplicaciones de Supercomputación , está optimizada para manejar datos y cálculos geoespaciales y está equipada con:

  • aproximadamente seis petabytes de almacenamiento en disco sin procesar con alto ancho de banda de entrada/salida;
  • Unidades de estado sólido para aplicaciones que exigen un alto rendimiento de acceso a datos;
  • unidades de procesamiento de gráficos avanzados para explotar el paralelismo masivo en la computación geoespacial;
  • Visualización interactiva respaldada por una red de alta velocidad y recursos de computación en la nube aprovisionados dinámicamente.

El software y las herramientas de CyberGIS integran estos componentes del sistema para brindar soporte a una gran cantidad de usuarios que investigan problemas científicos en áreas que abarcan biociencias, ingeniería, geociencias y ciencias sociales.

Conferencias sobre CyberGIS

  • La Primera Conferencia Internacional sobre Espacio, Tiempo y CiberSIG [40]
  • Segunda Conferencia Internacional sobre CiberSIG y Geodiseño [41]
  • La Tercera Conferencia Internacional sobre CyberGIS y Ciencia de Datos Geoespaciales [42] [38] El término CyberGIS entró por primera vez en la literatura en 2010, y es utilizado predominantemente por la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y sus colaboradores para describir su software e investigación desarrollados para utilizar big data y enfoques de computación de alto rendimiento para la resolución colaborativa de problemas. [37] [39]

Aplicaciones

Servicios basados ​​en la ubicación

Los servicios basados ​​en la ubicación (LBS) son servicios que se distribuyen de forma inalámbrica y proporcionan información relevante sobre la ubicación actual del usuario. Estos servicios incluyen cosas como "encuentra mi ubicación más cercana", direcciones y varios sistemas de monitoreo de vehículos, como el sistema GM OnStar , entre otros. Los servicios basados ​​en la ubicación generalmente se ejecutan en teléfonos móviles y PDA, y están destinados a ser utilizados por el público en general más que los sistemas GIS móviles que están orientados a las empresas comerciales. Los dispositivos se pueden ubicar por triangulación utilizando la red de telefonía móvil y/o GPS.

Servicios de mapas web

Un servicio de mapas web es un medio para visualizar e interactuar con mapas en la Web. El primer servicio de mapas web fue el Xerox PARC Map Viewer, creado en 1993 y descontinuado en 2000.

Ha habido 3 generaciones de servicios de mapas web . La primera generación fue a partir de 1993 y consistió en mapas de imágenes simples que tenían una función de un solo clic. La segunda generación fue a partir de 1996 y todavía usaba mapas de imágenes con la función de un solo clic. Sin embargo, también tenían capacidades de zoom y desplazamiento (aunque lento) y podían personalizarse mediante el uso de la API de URL . La tercera generación fue a partir de 1998 y fue la primera en incluir mapas deslizantes. Utilizan tecnología AJAX que permite un desplazamiento y zoom sin problemas. Son personalizables mediante la API de URL y pueden tener una funcionalidad extendida programada mediante el uso del DOM .

Los servicios de mapas web se basan en el concepto de mapa de imágenes , que define el área superpuesta a una imagen (por ejemplo, GIF). Un mapa de imágenes se puede procesar en el lado del cliente o del servidor. Como la funcionalidad está integrada en el servidor web, el rendimiento es bueno. Los mapas de imágenes pueden ser dinámicos. Cuando se utilizan mapas de imágenes con fines geográficos, el sistema de coordenadas debe transformarse al origen geográfico para cumplir con el estándar geográfico de tener el origen en la esquina inferior izquierda. Los mapas web se utilizan para servicios basados ​​en la ubicación .

La búsqueda local es un enfoque reciente de la búsqueda en Internet que incorpora información geográfica en las consultas de búsqueda para que los enlaces que se muestran sean más relevantes para el lugar donde se encuentra. Se desarrolló a partir de una creciente conciencia de que muchos usuarios de motores de búsqueda los utilizan para buscar una empresa o un servicio en el área local. La búsqueda local ha estimulado el desarrollo de mapas web, que se utilizan como una herramienta para restringir geográficamente la búsqueda (consulte Mapas de búsqueda en vivo ) o como un recurso adicional que se muestra junto con los listados de resultados de búsqueda (consulte Google Maps ). También ha llevado a un aumento en la cantidad de pequeñas empresas que se anuncian en la web.

Mezclas

En los SIG distribuidos, el término mashup se refiere a un servicio web genérico que combina contenido y funcionalidad de fuentes dispares; los mashups reflejan una separación de información y presentación. Los mashups se utilizan cada vez más en aplicaciones comerciales y gubernamentales, así como en el dominio público. [43] Cuando se utiliza en SIG, refleja el concepto de conectar una aplicación con un servicio de mapas. Un ejemplo es la combinación de mapas de Google con las estadísticas de delincuencia de Chicago para crear el mapa de estadísticas de delincuencia de Chicago. Los mashups son rápidos, ofrecen una buena relación calidad-precio y eliminan la responsabilidad de los datos del creador.

Los sistemas de segunda generación proporcionan mashups basados ​​principalmente en parámetros de URL, mientras que los sistemas de tercera generación (por ejemplo, Google Maps) permiten la personalización a través de scripts (por ejemplo, JavaScript). [44]

Normas

Consorcio Geoespacial Abierto

Los principales estándares para los SIG distribuidos son proporcionados por el Consorcio Geoespacial Abierto (OGC). El OGC es un grupo internacional sin fines de lucro que busca habilitar los SIG para la Web y, a su vez, habilitar geográficamente la Web. Uno de los principales problemas relacionados con los SIG distribuidos es la interoperabilidad de los datos, ya que pueden venir en diferentes formatos y utilizar diferentes sistemas de proyección. Los estándares del OGC buscan brindar interoperabilidad entre los datos e integrar los datos existentes.

Sistema global de comunicaciones móviles

El Sistema Global de Comunicaciones Móviles (GSM) es un estándar global para teléfonos móviles en todo el mundo. Las redes que utilizan el sistema GSM ofrecen transmisión de voz, datos y mensajes en formato de texto y multimedia y proporcionan servicios de Internet, telenet, FTP, correo electrónico, etc., a través de la red móvil. Casi dos millones de personas utilizan actualmente GSM. Existen cinco estándares principales de GSM: GSM 400, GSM 850, GSM 900, GSM-1800 (DCS) y GSM1900 (PCS). GSM 850 y GSM 1900 se utilizan en América del Norte, partes de América Latina y partes de África. En Europa, Asia y Australia se utiliza el estándar GSM 900/1800.

GSM consta de dos componentes: el teléfono móvil por radio y el módulo de identidad del abonado . GSM es una red celular , que es una red de radio formada por varias celdas. Para cada celda, el transmisor (conocido como estación base) transmite y recibe señales. La estación base se controla a través del controlador de estación base a través del centro de conmutación móvil.

Para mejorar la tecnología GSM se introdujeron el Servicio General de Radio por Paquetes (GPRS), un servicio de transmisión de datos orientado a paquetes, y el Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles (UTMS), el sistema de comunicación móvil de Tercera Generación ( 3G ). Ambos proporcionan servicios similares a 2G, pero con mayor ancho de banda y velocidad.

Protocolo de aplicación inalámbrica

El Protocolo de Aplicaciones Inalámbricas (WAP) es un estándar para la transmisión de datos de contenido y servicios de Internet. Es una especificación segura que permite a los usuarios acceder a la información de forma instantánea a través de teléfonos móviles, buscapersonas, radios bidireccionales, teléfonos inteligentes y comunicadores. WAP admite HTML y XML , y el lenguaje WML , y está diseñado específicamente para pantallas pequeñas y navegación con una mano sin teclado. WML es escalable desde pantallas de texto de dos líneas hasta las pantallas gráficas que se encuentran en los teléfonos inteligentes. Es mucho más estricto que HTML y es similar a JavaScript .

Véase también

Referencias

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