デジタルアース

デジタル アースは、1998 年に元米国副大統領のアル ゴア氏が提唱した概念に付けられた名前で、地理参照され、世界のデジタル知識アーカイブに接続された 地球の仮想表現を表します。

1998年1月31日、ロサンゼルスのカリフォルニア科学センターで行われたスピーチ^{[1]で、ゴアは、小学生、いや世界中の人々がコンピュータで生成された3次元の回転する}仮想地球儀と対話し、地球とその人間活動を理解するのに役立つ膨大な量の科学情報や文化情報にアクセスできるデジタルの未来を描いた。この知識の蓄積の大部分はインターネットを通じて誰でも無料で利用できるが、関連する製品やサービスの商業市場も共存することが想定されている。これは、このようなシステムに必要な高価なインフラストラクチャをサポートするためでもある。このアイデアの起源は、地理現象を表す大きな球体ディスプレイであるバックミンスター・フラーのジオスコープにまで遡ることができる。^[2]

彼の提案の多くの側面は実現されている。例えば、NASA World Wind、Google Earth、MicrosoftのBing Maps 3Dなどの仮想地球儀の地理ブラウザは、商業、社会、科学の用途に利用されている。しかし、ゴアの演説は、まだ実現していない、真にグローバルで協力的なシステムのリンクを概説した。そのビジョンは、以下に説明するように、拡大するグローバルな関心コミュニティによって継続的に解釈され、定義されてきた。演説で想像されたデジタルアースは、情報スーパーハイウェイと同様に、多くの科学および工学分野で大幅な進歩を約束する、科学者と技術者を共通の目標に導く「組織的ビジョン」として定義されてきた。 [ ^3]

2009年9月12日に北京で開催された第6回デジタルアース国際シンポジウムで批准された「 デジタルアースに関する北京宣言」^{[4]からの注目すべき抜粋2つ:}

「デジタル アースは、地球観測、地理情報システム、全地球測位システム、通信ネットワーク、センサー ウェブ、電磁識別子、仮想現実、グリッド計算など、他の先進技術の不可欠な部分です。これは、科学技術の発展に対する世界的な戦略的貢献者とみなされており、国際的な科学的および社会的問題に対する解決策を見つける触媒となるでしょう。」

「デジタルアースは、天然資源の枯渇、食糧と水の不安定化、エネルギー不足、環境の悪化、自然災害への対応、人口爆発、そして特に地球規模の気候変動など、人類社会が直面する課題に対処する上で戦略的かつ持続可能な役割を果たすべきだ。」

地理情報科学の推進のためのヴェスプッチ・イニシアチブ^[5]と欧州委員会の共同研究センター^[6]によって集められた政府、産業界、学界からの国際的な地理学者と環境学者のグループは最近、「次世代デジタルアース」という立場表明^[7]を発表し、その8つの重要な要素を提案した。

1. デジタル地球は 1 つではなく、市民、コミュニティ、政策立案者、科学者、教育者など、さまざまな対象者のニーズに対応する複数の接続された地球/インフラストラクチャです。
2. 問題指向: 例: 環境、健康、社会的利益の分野、技術が環境に与える影響の透明性
3. センサーと人間の両方からのリアルタイムデータを使用して、時間と空間を検索し、類似/類似の状況を見つけることができる（既存の GIS の機能とは異なり、仮想地球に分析機能を追加することとは異なります）
4. 変化について質問し、人間と環境の両方の領域における空間の異常を特定する（周囲と一致しないものをリアルタイムでフラグ付けする）
5. 環境および社会の領域全体にわたる単純なクエリから複雑な分析まで、データ、情報、サービス、モデル、シナリオ、予測へのアクセスを可能にします。
6. 抽象的な概念とデータ タイプ (低所得、健康状態の悪さ、セマンティクスなど) の視覚化をサポートする
7. オープンアクセス、複数の技術プラットフォームおよびメディア（テキスト、音声、マルチメディアなど）を通じた参加に基づく
8. 魅力的で、インタラクティブで、探求的で、学習と学際的な教育および科学のための実験室です。

マハダヴィ・アミリらによる調査論文^[8]にまとめられているように、過去10年間でデジタルアースに向けた大きな進歩が達成されており、その中には以下のカテゴリーの研究が含まれています。

空間データ基盤の数は、1990年代初頭から着実に増加しており、その一因はオープン地理空間コンソーシアムと国際標準化機構(ISO) が維持する相互運用性標準にあります。SDI をリンクおよび調整するための最近の重要な取り組みには、欧州空間情報基盤 (INSPIRE) ^[9]と国連地理情報ワーキンググループ (UNIGWG) の UNSDI イニシアティブ^[10]があります。 1998年から2001年にかけて、NASA が議長を務める機関間デジタル地球ワーキンググループ (IDEW) は、相互運用性の問題に特に重点を置き、この成長に貢献し^[11]、Web マップ サービス標準などを生み出しました。

Google Earth、NASAのWorld Wind、ESRIのArcGIS Explorer ^[12]などの地理ブラウザ仮想地球儀の科学的利用は、機能性が向上し、KML形式が地球儀の視覚化の事実上の標準となったことで大幅に増加しました。多数の例は、Google Earth Outreach Showcase ^[13]やWorld Wind Javaデモアプリケーションとアプレットで見ることができます。 ^[14]

ジオセンサーは、「地理的に参照できる環境刺激を受信して​​測定するあらゆるデバイス」と定義されています。^[7]ジオセンサーの大規模なネットワークは長年にわたって設置されており、地球表面、水文学、大気の現象を測定しています。インターネットの出現により、このようなネットワークは大幅に拡大し、^[7]地球観測システムオブシステム (GEOSS) イニシアティブなどの取り組みは、それらを接続することを目指しています。

ボランティア地理情報という用語は、2007年に地理学者マイケル・グッドチャイルドによって造られ、^[15]専門家と非専門家の両方の個人やグループによってウェブ上で利用できる社会的および科学的な地理参照 ユーザー生成コンテンツの急増を指しています。この現象は、ソフトウェア開発者にアプリケーションプログラミングインターフェイス（API）を提供し、科学者と一般の人々の両方に ますますユーザーフレンドリーなウェブマッピングソフトウェアを提供する、新興のジオウェブと見なされています。

International Journal of Digital Earthは、2008 年に創刊された査読付き研究ジャーナルで、デジタル アースの科学技術と、すべての主要分野におけるその応用について扱っています。

国際デジタルアース協会は、非政治的、非政府的、非営利の国際組織であり、主に学術交流、科学技術革新、教育、国際協力の促進を目的としています。^[16]

デジタルアースに関する国際シンポジウム（ISDE）が数回開催された。ISDEシンポジウムは7回、デジタルアースサミットは3回開催された。その多くについて議事録^[17]が入手可能である。第7回シンポジウムは2011年に西オーストラリア州パースで開催され、第4回デジタルアースサミット^[18]は2012年9月にニュージーランドのウェリントンで開催された。

デジタル地球参照モデル（DERM）という用語は、アル・ゴアのデジタル地球構想をサポートする情報フローの抽象化として、包括的な地理空間プラットフォームの構想の文脈でティム・フォレスマンによって造られました。^[19] デジタル地球参照モデルは、インターネット上の複数のソースからの地理参照情報の使用を容易にし、促進することを目的としています。^[20] デジタル地球参照モデルは、デジタルシステムの4つの原則を使用して、地球の固定されたグローバル参照フレームを定義します。 ^[21]すなわち、

1. 規則的または不規則なセルメッシュ、タイル、グリッドを使用した離散的分割。^[22]
2. 連続したアナログまたはその他のデジタルソースからのバイナリ値を個別のセルパーティションに割り当てるための信号処理理論（サンプリングと量子化）を使用したデータ取得。
3. ユニークな空間インデックスと地理的な位置アドレスの両方を提供できるセルの順序付けまたは命名。[ ^23]
4. 代数、幾何学、ブール、画像処理変換などのインデックスに基づいて構築された数学演算のセット。

オープン ジオスペース コンソーシアムは、DERM に基づく空間参照システム標準を [Discrete Global Grid] システム (DGGS) と呼んでいます。OGC によると、「DGGS は、階層的なセルのテッセレーションを使用して地球を分割し、アドレス指定する空間参照システムです。DGGS は、セル構造、地理エンコーディング、量子化戦略、および関連する数学関数の特性によって特徴付けられます。OGC DGGS 標準は、非常に大規模で、複数のソース、複数の解像度、多次元の分散地理空間データの統合分析を可能にする標準化された DGGS インフラストラクチャの仕様をサポートしています。OGC Web サービスの拡張インターフェイス エンコーディングを通じて、OGC DGGS 実装間の相互運用性が期待されています。」 [ ^24]したがって、DGGS は、DGGS ドメイン全体の各セルに一意のアドレスを割り当てるアドレス指定 (またはインデックス指定) スキームを備えた、離散的で階層的な情報グリッドです。^[25]

現在のデジタルアースの技術的枠組みを支える技術開発は、冷戦時代の競争、宇宙開発競争、商業的イノベーションから生まれた米国のコンピューティングの進歩にまで遡ることができます。したがって、多くのイノベーションは、国防総省やNASA のために働く企業にまで遡ることができます。しかし、デジタルアースの哲学的基盤は、地球の変化に対する意識の高まりや、地球の存続のための持続可能性の概念をより深く理解する必要性に、より密接に結びついています。これらのルーツは、半世紀前に地球を調べて理解を深めるための顕微鏡に似たジオスコープの開発を提案したバックミンスター・フラーなどの先見の明のある人々にまで遡ることができます。

1998年秋から2000年秋にかけて、NASAは連邦地理空間データ委員会（FGDC）を含む姉妹政府機関と協力して、米国のデジタルアースイニシアチブを主導しました。^{[26]協力的な}テストベッドイニシアチブを通じて標準、プロトコル、ツールのコンセンサス開発に注意を払うことは、政府コミュニティ内でこのイニシアチブを推進するための主なプロセスでした。^[11]

1999 年、NASA は、技術革新と惑星の変化の研究に重点を置いていることで評価され、新しい機関間デジタル地球ワーキング グループ (IDEW) の責任者に選ばれました。この新しいイニシアチブは、NASA の地球科学局に置かれました。この名ばかりの焦点は、17 を超える政府機関を調整し、持続可能性と地球指向のアプリケーションをデジタル地球事業の指針として維持するために必要であると考えられました。3-D 地球グラフィック ユーザー インターフェイス (GUI) の開発用コンポーネントは、協力的な開発サポートを刺激するためにさまざまな技術分野に配置されました。当初は政府職員に限定されていましたが、業界と学界は初期の観察者であり、IDEW ワークショップに出席して、視覚化、情報融合、標準と相互運用性、高度な計算アルゴリズム、デジタル ライブラリと博物館などのトピックについて議論しました。2000 年 3 月、バージニア州ハーンドンでOracle Corporationが主催した特別な IDEW 会議で、業界の代表者がいくつかの有望な 3-D 視覚化プロトタイプを実演しました。 2 年以内に、これらはコフィー・アナンやコリン・パウエルなど、政府、ビジネス、科学、マスメディアの国際的な聴衆を魅了し、初期の商用ジオブラウザの購入が始まりました。アポロによる壮大な地球の出の写真が、新しい世代に地球中心のイメージを提供し、私たちの生物圏の脆弱性を認識しさせたのと同じように、3D デジタル地球は、地球をよりよく理解し、場合によっては地球を救う可能性について、ますます多くの人々を刺激し始めました。衛星データを商用利用可能な空間ツールボックスに導入することで、地球のリソースをマッピング、監視、管理する能力が大幅に向上し、デジタル地球のビジョンに関する統一的な視点が提供されます。

アル・ゴアが2000 年の大統領選挙で敗北した後、新政権はプログラム名「デジタル アース」を政治的負担とみなしました。デジタル アースは FGDC 内で少数派の地位に追いやられ、主に 3D 視覚化参照モデルの定義に使用されました。

1999年、中国政府の全面的な支援を受けて、北京で第1回デジタルアース国際シンポジウムが開催され、その1年前に発表されたゴアのデジタルアース構想の実施に向けた広範な国際的支援の場となった。政府や大学によって何百ものデジタルアース都市が作られた。^[要出典] 中国では、デジタルアースはコンピュータによる近代化と自動化の比喩となり、5カ年近代化計画に組み込まれた。中国の衛星リモートセンシングコミュニティから生まれたデジタルアースの優れた能力は、洪水予測、砂塵雲モデリング、環境評価、都市計画など、さまざまな用途に広がった。中国はそれ以来、すべての国際デジタルアース会議に出席しており、最近では中国科学院が設立した最初のNGOの1つである国際デジタルアース協会を設立した。 2009年、デジタルアース国際シンポジウムは第6回会議のために北京に戻った。

2000年、国連環境計画（UNEP）は、当時のコフィー・アナン事務総長と国連安全保障理事会の意思決定者の情報へのアクセスを強化するため、デジタルアースを推進した。UNEPは、経済・社会政策の問題に関連して、世界の環境情報にアクセスできるウェブベースの地理空間技術の使用を推進した。2001年には、リンクされたサーバーのフレームワークを作成する分散型で相互運用可能なデータベースのネットワークのGSDI/DE ^[27]アーキテクチャに基づいて、UNEPのデータと情報リソースの再編成が開始された。設計コンセプトは、GISツールとアプリケーションをリンクする高度な機能を備えた、成長を続けるインターネット マッピング ソフトウェアとデータベース コンテンツのネットワークを使用することを基本としていた。2001年2月に開始されたUNEP.net ^[28]は、信頼できる環境データ リソースにアクセスするための比類のない機能を国連スタッフに提供し、国連コミュニティの他の人々への目に見える例となった。しかし、安全保障理事会のメンバー、つまり科学者以外の人々に適した、UNEP.net のユニバーサルユーザー インターフェイスは存在していませんでした。UNEP は、2001 年半ばから UNEP 地理ブラウザーのプロトタイプのテストを積極的に開始し、2001 年 11 月にケニアのナイロビで開催された第 5 回アフリカ GIS 会議でアフリカ コミュニティ向けのショーケースを展示しました。Keyhole Technology, Inc. (後にGoogleが 2004 年に買収し、 Google Earthとなる) は、世界中のサーバーにある分散データベースからの Web ストリーム データを使用して、初の地球全体の 3D インタラクティブ デジタル アースを開発およびデモンストレーションする契約を結びました。その後すぐに、地理情報作業部会^[29] (UNGIWG)を介した国連コミュニティ内の協調的な取り組みが開始され、2002 年までに初期の Keyhole システムを購入することになりました。UNEP は、2002 年 9 月に南アフリカのヨハネスブルグで開催された持続可能な開発に関する世界首脳会議で、この初期のデジタル アース システムの公開デモンストレーションをさらに行いました。デジタル アース モデルのシステム全体にわたる開発に対するエンジニアリング アプローチを模索する中で、2002 年 6 月にワシントン DC で開催された第 3 回 UNGIWG 会議で、地理ブラウザの機能的ユーザー要件に関する文書を作成するよう勧告されました。この提案は北京の ISDE 事務局と第 3 回国際デジタル アース シンポジウムの組織委員会に伝えられ、中国科学院が後援する事務局が 2 回のデジタル アース 地理ブラウザ会議のうち最初の会議を主催することに合意しました。

日本は、慶応大学とJAXAが主導し、デジタルアースにおいて国際的な役割を果たしてきました。 ^[30]バンコクに事務局を置き、地域協力とイニシアチブを促進するデジタルアジアネットワークの構築に貢献しています。岐阜県の住民は、春のホタルの初目撃情報から、障害者用スロープが塞がれている場所まで、さまざまな情報をスマートフォンからコミュニティ規模のデジタルアースプログラムにアップロードしています。 ^[要出典]

• デスティネーション・アース（欧州連合）
• デジタルツイン
• ジオコード
• 測地線グリッド
• ジオポータル
• ジオウェブ
• グリッド参照
• 国際地図協会(ICA)
• 国際デジタルアース協会(ISDE)
• 空間インデックス

• 郭、華東。グッドチャイルド、マイケル F.アノーニ、アレッサンドロ編。 （2020年）。デジタルアースのマニュアル。シンガポール：スプリンガー。土井：10.1007/978-981-32-9915-3。ISBN 978-981-329-914-6.S2CID 208086021  。

デジタルアーステクノロジー

• ADEPT - アレクサンドリア デジタル アース プロトタイプ (1999–2004) 2016-03-03 にWayback Machineでアーカイブ
• 米国政府デジタル地球参照モデル (DERM)
• グローバル空間データモデル (GSDM)
• プラネタリースキン：コラボレーションの新時代に向けたグローバルプラットフォーム
• デジタルマーケティング中国
• PYXIS WorldView Studio: 空間分析と地図データ共有のためのデジタル地球プラットフォーム 2021-01-22 にWayback Machineでアーカイブ