نقشه راه GIS

درخواست مشاوره

09120049370

8 صبح تا 12 شب

09120049370

Telegram Whatsapp Youtube
کاربرد جی ای اس

 

چکیده

ژئوپردازش آنلاین از طریق افزایش مخازن داده های آنلاین، زیرساخت های خدمات وب، قابلیت های مدل سازی آنلاین و منابع محاسباتی آنلاین مورد نیاز، شتاب بیشتری به دست می آورد. مزایای پردازش جغرافیایی آنلاین شامل استفاده مجدد از داده ها و خدمات، امکان همکاری گسترده بین دانشمندان و کارایی به لطف امکانات محاسباتی توزیع شده است. در زمینه علم اطلاعات جغرافیایی (GIScience)، دو رویکرد اخیر وجود دارد که هدفشان حمایت از علم در محیط‌های آنلاین است: زیرساخت‌های سایبری جغرافیایی و وب پردازش جغرافیایی. به دلیل توسعه تاریخی، زیرساخت سایبری جغرافیایی دارای نقاط قوت مربوط به فناوری های مورد نیاز برای ذخیره سازی و پردازش داده ها است. وب ژئوپردازش بر ارائه مولفه هایی برای توسعه و به اشتراک گذاری مدل تمرکز دارد. این مؤلفه‌ها باید به کاربران خبره اجازه دهند تا گردش‌های کاری پردازش جغرافیایی را در محیط‌های آنلاین توسعه، اجرا و مستندسازی کنند. با وجود این تفاوت در تأکید دو رویکرد، اهداف، مفاهیم و فناوری‌هایی که آنها استفاده می‌کنند همپوشانی دارند. این مقاله مروری بر تعاریف و اجرای نماینده دو رویکرد ارائه می دهد. مرور کلی ارائه شده روشن می کند که کدام جنبه از علم الکترونیک در رویکردهای متمایز در حوزه اطلاعات جغرافیایی برجسته شده است. بحث در مورد این دو رویکرد به این نتیجه می رسد که هم افزایی در تحقیق در مورد محیط های علوم الکترونیکی باید گسترش یابد. محیط‌های علم الکترونیک کامل به ادغام رویکردهایی با نقاط قوت مختلف نیاز دارند. اجرا و مستندسازی گردش کار ژئوپردازش در محیط های آنلاین. با وجود این تفاوت در تأکید دو رویکرد، اهداف، مفاهیم و فناوری‌هایی که آنها استفاده می‌کنند همپوشانی دارند. این مقاله مروری بر تعاریف و اجرای نماینده دو رویکرد ارائه می دهد. مرور کلی ارائه شده روشن می کند که کدام جنبه از علم الکترونیک در رویکردهای متمایز در حوزه اطلاعات جغرافیایی برجسته شده است. بحث در مورد این دو رویکرد به این نتیجه می رسد که هم افزایی در تحقیق در مورد محیط های علوم الکترونیکی باید گسترش یابد. محیط‌های علم الکترونیک کامل به ادغام رویکردهایی با نقاط قوت مختلف نیاز دارند. اجرا و مستندسازی گردش کار ژئوپردازش در محیط های آنلاین. با وجود این تفاوت در تأکید دو رویکرد، اهداف، مفاهیم و فناوری‌هایی که آنها استفاده می‌کنند همپوشانی دارند. این مقاله مروری بر تعاریف و اجرای نماینده دو رویکرد ارائه می دهد. مرور کلی ارائه شده روشن می کند که کدام جنبه از علم الکترونیک در رویکردهای متمایز در حوزه اطلاعات جغرافیایی برجسته شده است. بحث در مورد این دو رویکرد به این نتیجه می رسد که هم افزایی در تحقیق در مورد محیط های علوم الکترونیکی باید گسترش یابد. محیط‌های علم الکترونیک کامل به ادغام رویکردهایی با نقاط قوت مختلف نیاز دارند. این مقاله مروری بر تعاریف و اجرای نماینده دو رویکرد ارائه می دهد. مرور کلی ارائه شده روشن می کند که کدام جنبه از علم الکترونیک در رویکردهای متمایز در حوزه اطلاعات جغرافیایی برجسته شده است. بحث در مورد این دو رویکرد به این نتیجه می رسد که هم افزایی در تحقیق در مورد محیط های علوم الکترونیکی باید گسترش یابد. محیط‌های علم الکترونیک کامل به ادغام رویکردهایی با نقاط قوت مختلف نیاز دارند. این مقاله مروری بر تعاریف و اجرای نماینده دو رویکرد ارائه می دهد. مرور کلی ارائه شده روشن می کند که کدام جنبه از علم الکترونیک در رویکردهای متمایز در حوزه اطلاعات جغرافیایی برجسته شده است. بحث در مورد این دو رویکرد به این نتیجه می رسد که هم افزایی در تحقیق در مورد محیط های علوم الکترونیکی باید گسترش یابد. محیط‌های علم الکترونیک کامل به ادغام رویکردهایی با نقاط قوت مختلف نیاز دارند.
کلید واژه ها: 

زیرساخت سایبری جغرافیایی ; وب ژئوپردازش ; علم الکترونیک

 

1. مقدمه

میزان داده های مکانی به طور قابل توجهی روز به روز از طریق فعالیت های فناوری سنجش مانند ماهواره ها افزایش می یابد. به عنوان مثال، داده های سیستم رصد زمین و سیستم اطلاعات آژانس فضایی آمریکای شمالی (ناسا) تا امروز بیش از شش پتابایت داده ذخیره شده دارد [ 1 ]. داده های جمع آوری شده به طور فزاینده ای در مخازن داده های آنلاین ارائه می شود. این روند توسط ابتکاراتی مانند INSPIRE – زیرساخت برای اطلاعات فضایی در جامعه اروپا [ 2 ] و سیستم جهانی مشاهده زمین از سیستم ها (GEOSS، [ 3 ]) پشتیبانی می شود. افزایش تعداد امکانات برای کشف و دسترسی به داده ها، مرزهای تحقیقاتی جدیدی را در مورد تجزیه و تحلیل این داده ها باز می کند.
تمرکز زیرساخت‌های داده‌های مکانی (SDI) هنوز بر روی ارائه داده‌ها به جای عملکردهای تحلیل است. یو و همکاران ([ 4 ]، ص 274) درباره «دوره غنی از داده ها و در عین حال تحلیل ضعیف» صحبت می کنند. با این وجود، دسترسی به داده‌ها بیشتر و بیشتر با قابلیت تحلیل و ابزارهایی برای پردازش جغرافیایی آنلاین تکمیل می‌شود. ژئوپردازش به معنای استفاده از قابلیت تجزیه و تحلیل برای داده های ورودی به منظور تولید داده های خروجی تبدیل شده به ترتیب اطلاعات است. خدمات وب قابل همکاری برای پیگیری ژئوپردازش آنلاین اهمیت پیدا کرد. به عنوان مثال، دادی و دی [ 5] یک نمای کلی از ارائه دستورات GRASS GIS به عنوان خدماتی برای ساخت و اجرای جریان های کاری تحلیل آنلاین ارائه می دهد. استفاده از geoprocessing آنلاین برای ساخت تحلیل های علمی از طریق متخصصان تنها بخش کوچکی از برنامه های کاربردی geoprocessing آنلاین است. سایر موارد استفاده از پردازش جغرافیایی آنلاین شامل ارائه عملکرد از پیش تعریف شده برای یک گروه کاربری بزرگتر، توسعه خدمات خاص برای خودکارسازی وظایف تکراری و استفاده از زیرساخت های پردازش توزیع شده قدرتمند است.
علاوه بر دسترسی به داده ها و عملکرد تجزیه و تحلیل، یک چالش اضافی برای محققان امروزی، کار در رشته های مختلف است [ 6 ، 7 ]. اطلاعات جدید را می توان هنگام تفکر در فراسوی مرزهای یک دامنه تولید کرد و برای مثال، مدل های موجود را با داده های رشته های مرتبط گسترش داد. کراگلیا و همکاران [ 6 ] بیان می کند که قابلیت همکاری چند رشته ای چیزی است که پس از پرداختن به قابلیت همکاری نحوی در زیرساخت های داده های مکانی به وجود می آید. تا به امروز، GEOSS و SDI فاقد چارچوبی برای حمایت از همکاری و تبادل بین دانشمندان علوم طبیعی و اجتماعی، سیاست گذاران، تصمیم گیرندگان و مردم هستند [ 8 ]. این مبادله در اهداف یک زمین دیجیتال پیش بینی شده است [8 ]، که چشم اندازی است که توسط ال گور [ 9 ] ابداع شده است. زیرساختی برای به اشتراک گذاری داده ها، خدمات و مدل ها، مبنایی برای افزایش همکاری بین محققان در داخل یا بین رشته ها است. فوک و همکاران ([ 10 ]، ص 379) با تمرکز بر رشته تنوع زیستی می گویند:

برای بهبود علم تنوع زیستی، دانشمندان باید مدل‌ها، داده‌ها و نتایج را به اشتراک بگذارند و باید بتوانند آزمایش‌های دیگران را بازتولید کنند. ”
انجام علم در محیط های آنلاین، به عنوان مثال ، انجام علم الکترونیک، این پتانسیل را دارد که تحقیقات را در زمان واقعی، کارآمد و مقرون به صرفه کند و همچنین از تبادل و همکاری بین دانشمندان حمایت کند. محیط های علوم الکترونیکی قرار است جمع آوری داده ها، پیش پردازش، تجزیه و تحلیل و تجسم را پوشش دهند [ 11 ]. تحقق یک محیط علوم الکترونیکی که از تجزیه و تحلیل داده ها و تحقیقات مشترک پشتیبانی می کند، نیازمند ادغام فناوری های متنوع و اجزای غیرفناوری است.
استفاده از اصطلاح e-Science در این مقاله به اصل کلی پیگیری علم در محیط های آنلاین، توزیع شده و مشارکتی اشاره دارد. در ادبیات، اصطلاح e-Science همچنین برای نشان دادن معادل اروپایی زیرساخت سایبری استفاده می شود [ 12 ]. اصطلاح زیرساخت سایبری به زیرساخت‌های پردازش آنلاین اشاره دارد و نقش آمریکایی دارد. استوارت و همکاران [ 12 ] با این یکسان سازی زیرساخت سایبری (آمریکایی) و علوم الکترونیک (اروپایی) مطابقت ندارند. آنها گفتند که

« …علوم الکترونیکی این احساس را دارد که بیشتر در مورد علوم سایبری فعال شده و تا حدودی کمتر درباره زیرساخت های زیربنایی است.»
([ 12 ]، ص 42)

اصطلاح مربوط به زیرساخت سایبری، زیرساخت الکترونیکی است [ 12 ، 13 ]. در این مقاله، درک استوارت و همکاران را دنبال می کنیم . [ 12 ] و از اصطلاح e-Science برای اشاره به پیشرفت علم در محیط های آنلاین استفاده کنید.

این مقاله به محیط‌های علوم الکترونیکی از دیدگاه محققانی می‌پردازد که می‌خواهند از پردازش جغرافیایی آنلاین برای وظایف تحقیقاتی خود استفاده کنند. محققانی که به مجموعه ابزارهای پردازش جغرافیایی آنلاین علاقه دارند باید منابع قابل توجهی را برای به دست آوردن یک دید کلی از پیشرفت های موجود سرمایه گذاری کنند. نام‌های متفاوتی که به محیط‌های ژئوپردازش آنلاین داده می‌شود، رویکردهای جدایی را معرفی می‌کند. سهم اصلی این مقاله مروری مروری بر عناصر مشترک، شباهت‌ها و تفاوت‌های محیط‌های e-Science برای کاربردهای GIScience است. مرور کلی ارائه شده در مقاله روشن می کند که کدام جنبه از علم الکترونیک در رویکردهای متمایز در حوزه اطلاعات جغرافیایی برجسته شده است.
تمرکز این بررسی بر روی رویکردهایی است که مجموعه کاملی از ابزارها را برای انجام علوم الکترونیکی ارائه می‌کنند: زیرساخت سایبری مکانی [ 14 ] و وب ژئوپردازش [ 15 ]. زیرساخت سایبری جغرافیایی ریشه در فناوری محاسباتی با کارایی بالا دارد. نقش آن اغلب به ارائه زیرساختی برای ذخیره سازی و محاسبات داده کاهش می یابد. وب ژئوپردازش برای پرداختن به نیازهای کاربر مانند همکاری، تبادل و ارتباطات در وظایف تحلیل جغرافیایی آنلاین طراحی شده است [ 15 ]]. با این حال، تعاریف این دو رویکرد نشان می‌دهد که از استدلال بهبود همکاری بین دانشمندان در هر دو رویکرد استفاده می‌شود. علاوه بر این، زیرساخت‌های داده‌های مکانی، شبکه و ابر، معماری‌های سرویس‌گرا و سایر فناوری‌ها به عنوان عناصر رویکرد نام برده می‌شوند. پس تفاوت این دو رویکرد چیست؟ کدام رویکرد برای کدام وظایف دانشمندان مناسب است؟ تفاوت‌هایی در فن‌آوری‌های مورد استفاده وجود دارد: وب ژئوپردازش صرفاً مبتنی بر فناوری‌های وب است و از استانداردهای وب باز بهره می‌برد، در حالی که این محدودیت برای زیرساخت‌های سایبری جغرافیایی اعمال نمی‌شود. علاوه بر این، وب ژئوپردازش نیازهای مدل سازی کاربران را برجسته می کند و هدف آن ارائه ابزارهای گردش کار و انبارهای مدل است. با این اوصاف، زیرساخت سایبری جغرافیایی و وب ژئوپردازش هر دو تحقق محیط های علم الکترونیک هستند. نویسنده پیشنهاد می‌کند که هم‌افزایی این دو رویکرد نسبت به محیط‌های علم الکترونیک پیدا شود. در نهایت، ادغام رویکردها با نقاط قوت مختلف منجر به ایجاد محیط‌های علمی الکترونیکی کامل خواهد شد.
این بررسی با مروری بر فناوری‌های توانمندسازی علوم الکترونیک در حوزه اطلاعات جغرافیایی همراه با توسعه آنها آغاز می‌شود ( بخش 2 ). بررسی رویکردها در بخش 3 (زیرساخت سایبری جغرافیایی) و بخش 4 (وب پردازش جغرافیایی) آمده است. بخش 5 تعامل کاربر، توابع و زیرساخت محاسباتی این دو رویکرد را به طور کلی و با ارجاع به نمونه های معرف مورد بحث قرار می دهد. بخش 6 مقاله را به پایان می رساند.

2. E-Science و دامنه اطلاعات جغرافیایی

محیط های علوم الکترونیک منابعی را برای پیگیری علم و حمایت از همکاری بین محققان فراهم می کند. برای امکان پذیر ساختن محیط علم الکترونیک، ترکیبی از فن آوری های مختلف و همچنین اجزای غیر تکنولوژیکی مورد نیاز است. ترکیب این مؤلفه ها باعث پیچیدگی این ابتکارات می شود [ 14 ]. شکل 1 نمای کلی مجموعه ای از اجزای تشکیل دهنده محیط های E-Science را نشان می دهد. مؤلفه ها عملکردهای مختلفی را انجام می دهند، که همگی به هدف کلی یک محیط مشارکتی بین رشته ای برای پیگیری علم کمک می کنند. رویکردهای علم الکترونیک ممکن است بر مؤلفه‌های متفاوتی تمرکز کنند و بنابراین مجموعه‌های متفاوتی از مؤلفه‌ها را در محیط‌های خاص «علم الکترونیک» درک کنند.
Ijgi 02 00749 g001 1024
شکل 1. محیط های E-Science: مجموعه ای از اجزا.
مفاهیم و تحولات علم الکترونیک در یک سری از رشته ها استفاده می شود [ 16 ]. محیط‌های علوم الکترونیکی مرتبط با رشته‌هایی مانند جغرافیا، رصد زمین، تنوع زیستی، اقیانوس‌شناسی، اقلیم‌شناسی و غیره شامل مفاهیم و عملکرد جغرافیایی است. مجموعه‌ای از اصطلاحات به استفاده از روابط فضایی برای سفارش‌دهی اطلاعات، و ارائه و مستندسازی عملکرد ژئوپردازش آنلاین اشاره دارد: وب جغرافیایی [ 17 ]، وب جغرافیایی معنایی [ 18 ]، زیرساخت سایبری جغرافیایی [ 14 ]، وب پردازش جغرافیایی [ 15 ] 19 ] و زیرساخت داده های جغرافیایی علمی [ 20]. هدف وب مکانی (معنای) ایجاد ساختارهایی برای پیوند دادن اطلاعات مکانی به داده های موجود در وب جهانی است. معناشناسی نقش مهمی در این زمینه ایفا می کند زیرا برای بهبود جستجو، بازیابی و ادغام داده ها مورد نیاز است. زیرساخت سایبری جغرافیایی برای حمایت از تولید دانش [ 14 ] ، ذخیره داده، قدرت محاسباتی و قابلیت تجزیه و تحلیل را به دانشمندان ارائه می دهد . وب ژئوپردازش بر همکاری، مبادله و ارتباطات در وظایف تحلیل جغرافیایی آنلاین تمرکز دارد [ 15 ]. زیرساخت اطلاعات جغرافیایی علمی اخیراً معرفی شده بر مستندسازی و تبادل داده ها و روش های مورد استفاده در کارهای علمی تأکید دارد.
تمرکز این مقاله بر روی رویکردهای زیرساخت سایبری جغرافیایی (GCI) و وب ژئوپردازش است که مجموعه‌ای از عملکردهای پردازش جغرافیایی را ارائه می‌کنند. جنبه‌های معناشناسی، ارائه داده‌ها و مستندسازی تحلیل‌ها و تحقیقات همانطور که در وب مکانی معنایی برجسته شده است، زیرساخت‌های داده‌های مکانی به ترتیب زیرساخت‌های داده‌های جغرافیایی علمی بیشتر مورد بحث قرار نگرفته‌اند.
محیط های ژئوپردازش آنلاین وظایف مختلفی را انجام می دهند. هدف اصلی پشتیبانی از کاربران خود در استخراج اطلاعات یا دانش از داده ها است. خدماتی که آنها ارائه می دهند شامل تهیه منابع برای پردازش مجموعه داده های بزرگ، خودکارسازی وظایف پردازش، استفاده مجدد از الگوریتم ها، مدل سازی و مستندسازی گردش کار می باشد. در میان دیگران، مزایای زیر از محیط های ژئوپردازش آنلاین مستند شده است: ادغام داده ها و خدمات ناهمگن [ 21 ]. چرخه های به روز رسانی سریع تر [ 22 ]؛ استفاده از نرم افزار منبع باز برای مقرون به صرفه ساختن سیستم ها [ 22 ]؛ فن آوری شبکه و فناوری ابری که از توسعه سیستم های کم هزینه، مقیاس پذیر و کارآمد پشتیبانی می کند [ 23 ,24 ]; و استفاده مجدد از خدمات موجود برای کاهش زمان توسعه [ 25 ].
محیط‌های علوم الکترونیکی باید به یک سری چالش‌ها رسیدگی کنند: جستجو و کشف داده‌ها و خدمات، ناهمگونی منابع و اصطلاحات، اصل یا منشأ، سرعت پردازش، مقیاس‌بندی زیرساخت‌ها، تجسم نتایج، اشتراک‌گذاری مدل‌ها، و همچنین امنیت و مسائل خصوصی. پردازش داده‌های مکانی در محیط‌های E-Science چالش‌های اضافی یا تشدید شده را ایجاد می‌کند، به عنوان مثال، گردش‌های کاری شامل داده‌های مکانی داده‌ها و محاسبات فشرده هستند [ 26 ]. داده های ورودی باید وضوح و کیفیت مناسبی برای تولید نتایج معنی دار داشته باشند [ 27 ]. داده های مکانی از نظر نحوی و معنایی ناهمگن هستند. این چالش های اضافی در ژئوپردازش آنلاینمحیط ها توسط چند بعدی بودن داده های مکانی ایجاد می شوند [ 14 ].
چالش‌های ژئوپردازش آنلاین و به‌ویژه خدمات پردازش جغرافیایی منجر به شناسایی سه موضوع تحقیقاتی [ 28 ] شد: هماهنگ‌سازی خدمات، توصیف‌های معنایی و بهبود عملکرد. ارکستراسیون خدمات به ترکیبی از خدمات برای تولید زنجیره های پردازش ارزش افزوده داده های مکانی اشاره دارد [ 29 ]. خودکارسازی هماهنگ‌سازی خدمات به توصیف معنایی سرویس‌ها نیاز دارد که ممکن است توسط هستی‌شناسی‌ها یا رویکردهایی با استفاده از زبان اجرای فرآیند تجاری معنایی (BPEL) پشتیبانی شود. هنگامی که یک زنجیره خدمات ایجاد شد، عملکرد اجرای آن ضروری است. محاسبات شبکه ای و رایانش ابری فناوری هایی هستند که می توانند از اجرای زنجیره های خدمات ژئوپردازش پشتیبانی کنند.
شکل 2 جدول زمانی توسعه مفاهیم و فناوری هایی را نشان می دهد که علم الکترونیک را در حوزه جغرافیایی فعال می کند. این مفاهیم و فناوری ها عبارتند از:

  • استانداردهای فراداده، به عنوان مثال، سازمان بین المللی استاندارد (ISO) 19115 و 19119،
  • استانداردها و مشخصات رابط خدمات وب داده و پردازش و همچنین خدمات مشاهده حسگر، به عنوان مثال، کنسرسیوم فضایی باز (OGC)، کنسرسیوم وب جهانی (W3C) و استانداردهای ISO برای خدمات وب،
  • ابزارهای تجسم آنلاین و کره های مجازی: Google Earth، نقشه های بینگ و غیره ،
  • زیرساخت های داده های مکانی، به عنوان مثال، INSPIRE و GEOSS،
  • مشتریان برای پردازش جغرافیایی، به عنوان مثال، اجرای سرویس پردازش وب شمالی 52 درجه و GeOnAS (مورد بحث در بخش 5.1 )،
  • تحولات فناورانه، به عنوان مثال، محاسبات شبکه و رایانش ابری.
همانطور که شکل 2 نشان می دهد، مولفه های کلیدی برای محیط های علوم الکترونیکی همه تا سال 2013 ایجاد شده اند . سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی (GIS) همچنان به استفاده گسترده برای تحلیل‌های مکانی (رومیزی) ادامه می‌دهند. انتقال از سبک کاری مبتنی بر دسکتاپ به سبک کاری مبتنی بر خدمات به صورت خودکار انجام نمی شود. پور ([ 31 ]، ص 2) می گوید:

« …نمی‌توان فرض کرد که صرفاً به این دلیل که ابزارها فراهم شده‌اند، مورد استفاده قرار می‌گیرند، یا اینکه توانایی‌های فن‌آوری جدید برای همکاری، ناگزیر به از بین رفتن مدل علمی مبتنی بر فرضیه‌محور منفرد محقق می‌شود ».
Ijgi 02 00749 g002 1024
شکل 2. جدول زمانی تحولات مرتبط با علم الکترونیک در حوزه اطلاعات جغرافیایی.
محققانی که وارد عرصه ژئوپردازش مبتنی بر وب و به طور کلی علوم الکترونیک می شوند با مجموعه ای از اصطلاحات، فناوری ها و مفاهیم مواجه می شوند. آنها باید رویکردها را طبقه بندی کنند و یک نمای کلی در مورد اینکه چه ابزارهایی را در چه زمانی استفاده کنند، بدست آورند. در مورد علوم الکترونیکی برای تحلیل‌های مکانی، اصطلاحات جدیدی همچنان معرفی می‌شوند، بدون اینکه لزوماً ارتباط آنها با سایر پیشرفت‌های علم الکترونیک بیان شود. بررسی مفاهیم زیرساخت سایبری جغرافیایی و وب ژئوپردازش، مروری بر اصطلاحات در آن زمینه ارائه می‌کند. هدف از بررسی این است که برای محققانی که وارد دنیای محیط‌های علوم الکترونیکی می‌شوند، توضیحی از پیشرفت‌ها و کارکردهای آن‌ها ارائه دهد.

3. زیرساخت سایبری جغرافیایی

زیرساخت سایبری جغرافیایی بر اساس تعریف زیرساخت سایبری استوار است:

زیرساخت سایبری متشکل از سیستم‌های محاسباتی، سیستم‌های ذخیره‌سازی داده‌ها، ابزارها و مخازن داده‌های پیشرفته، محیط‌های تجسم و افراد است که همگی توسط نرم‌افزار و شبکه‌های با کارایی بالا به هم مرتبط شده‌اند تا بهره‌وری تحقیقات را بهبود بخشند و پیشرفت‌هایی را امکان‌پذیر می‌سازند که در غیر این صورت ممکن نیست.
([ 12 ]، ص 37)

به طور خلاصه، این تعریف تمرکز دارد

« در مورد عملکرد کلی یک سیستم فناوری، مشارکت مستقیم مردم و نوآوری به عنوان یک نتیجه… ».
([ 12 ]، ص 42)

اصطلاح کلی زیرساخت سایبری از ایده های شبکه های محاسباتی توسعه یافته است [ 12 ]. هدف شبکه‌ها فراهم کردن قدرت محاسباتی دانشمندان برای پیگیری محاسبات فشرده است. تعریف ارائه شده توسط فاستر و کسلمن [ 32 ] همانطور که در [ 12 ] (ص. 37) ذکر شده است:

شبکه یک زیرساخت سخت‌افزاری و نرم‌افزاری است که دسترسی قابل اعتماد، سازگار، فراگیر و ارزانی را به قابلیت‌های محاسباتی سطح بالا فراهم می‌کند.

امروزه رایانش ابری برای ارائه زیرساخت‌های محاسباتی مقیاس‌پذیر اهمیت پیدا می‌کند. رایانش ابری به محاسبات توزیع شده در یک شبکه اشاره دارد که در صورت تقاضا می توان آن را درخواست کرد. زیرساخت، پلت فرم، نرم افزار و داده ها به عنوان خدمات در رایانش ابری ارائه می شوند [ 24 ، 33 ].

استوارت و همکاران [ 12 ] موارد مختلفی از زیرساخت های سایبری را توصیف می کند. یکی از کاربردهای اصطلاح زیرساخت سایبری به فراهم کردن دسترسی دانشمند به قدرت محاسباتی و کنترل از راه دور بر اجرای کارهای محاسباتی اشاره دارد. کاربرد دیگر این اصطلاح به استفاده از زیرساخت سایبری برای تولید اطلاعاتی اشاره دارد که به راحتی توسط محققان برای اهداف خود قابل استفاده است. مثال مشخصی که ارائه شده است محققانی هستند که به اطلاعاتی از رشته ای نیاز دارند که رشته اصلی آنها نیست. زیرساخت سایبری پردازش داده ها را مدیریت می کند و اطلاعات را به کاربران باز می گرداند، بدون اینکه آنها مجبور به تجزیه و تحلیل داده هایی باشند که با آنها آشنایی ندارند.

استفاده از اصطلاح زیرساخت سایبری در اینجا به معنای میان افزار و لایه های ابزاری است که در بالای سیستم های محاسباتی، سیستم های ذخیره سازی داده ها و شبکه های کامپیوتری قرار دارند .
([ 12 ]، ص 4)

زیرساخت سایبری را می توان به عنوان دروازه علم در آن زمینه درک کرد [ 12 ].

در حوزه GIScience، دو اصطلاح مبتنی بر اصول زیرساخت سایبری است: پردازش اطلاعات جغرافیایی توزیع شده (DGIP) و زیرساخت سایبری جغرافیایی. DGIP توسط یانگ و راسکین در سال 2009 معرفی شد [ 34 ].

DGIP بر تحقیقات فنی در مورد نحوه تخصیص و پردازش منابع اطلاعات جغرافیایی در یک محیط توزیع شده برای دستیابی به یک هدف کاربردی خاص (مانند پیاده سازی کره های مجازی) تمرکز دارد.
([ 34 ]، ص 553)

یانگ و راسکین [ 34 ] یک دستور کار تحقیقاتی را برای DGIP مشخص می کنند که طیف کاملی از موضوعات را از زیرساخت برای محاسبات فضایی، از طریق معماری های سرویس گرا، تا قابلیت همکاری، مدل ها، معناشناسی و علوم کاربردی پوشش می دهد. آخرین نکته در مورد علوم کاربردی شامل موضوعاتی مانند همکاری، تعامل انسان با کامپیوتر، تصمیم گیری و همچنین توسعه برنامه های کاربردی برای حوزه های مختلف است.

ژانگ و تسو ([ 23 ]، ص 605) تعریف می کنند

زیرساخت سایبری جغرافیایی به عنوان ترکیبی از فناوری پردازش اطلاعات جغرافیایی توزیع شده …، منابع محاسباتی با کارایی بالا (HPC)، سرویس های وب قابل همکاری، و دانش جغرافیایی قابل اشتراک برای تسهیل پیشرفت علم اطلاعات جغرافیایی (GIScience)، فناوری جغرافیایی، و آموزش جغرافیایی . .

یانگ و همکاران ([ 14 ]، ص 265) نگاه کنید به GCI به عنوان

زیرساختی که از جمع‌آوری، مدیریت و استفاده از داده‌های مکانی، اطلاعات و دانش برای حوزه‌های علمی متعدد پشتیبانی می‌کند .

هر دو تعریف به زیرساختی اشاره دارد که در محاسبات برای تولید اطلاعات از داده های مکانی استفاده می شود.

چارچوب GCI شامل یک سری بلوک های ساختمانی است که در شکل 3 به شکل تعمیم یافته نشان داده شده است. بلوک اساسی، محاسبات و توابع شبکه از جمله شبکه، مرکز داده، زمان‌بندی و امنیت است. یک میان‌افزار زمین‌فضایی، زیرساخت‌های سایبری و زیرساخت‌های سایبری مکانی را به هم پیوند می‌دهند. کارکردهای GCI بر تبدیل داده ها به دانش متمرکز است. این فرآیند تبدیل به اجزایی مانند مدیریت داده، پردازش اطلاعات، مدیریت مقیاس و دامنه و هستی شناسی نیاز دارد. فناوری‌هایی که از GCI پشتیبانی می‌کنند از جمله زیرساخت‌های داده‌های مکانی، DGIP، شبکه‌های حسگر، تجسم و قابلیت همکاری هستند. همه این توابع و ابزارها با هم در دسترس کاربران و حوزه های کاربری مانند محیط زیست، آب و هوا، جغرافیا و آموزش هستند. یانگ و همکاران [ 14] بیان می کند که اشتراک گذاری بین دامنه و همکاری ها بخشی جدایی ناپذیر از GCI است.
مثال‌هایی برای GCI ارائه‌شده در [ 14 ] از علوم محیطی [ 35 ]، مطالعات ساحلی و اقیانوسی [ 36 ]، استفاده از گلوب‌های مجازی در زمینه‌های آموزشی، و شبکه علوم زمین (GEON) به عنوان یکی از چندین GCI علم سیستم زمین آمده است. . “پردازش شبکه بر اساس تقاضا” (G-POD) یک زیرساخت سایبری مکانی “کلاسیک” است که توسط آژانس فضایی اروپا (ESA) ارائه شده است. تمرکز خود را بر روی پردازش تصاویر ماهواره ای قرار داده است و به محققان دسترسی به منابع محاسباتی برای پردازش مقادیر زیادی داده را فراهم می کند. یک پروژه GCI که ادغام دانشمندان با پیشینه‌های مختلف را بررسی می‌کند، LEAD است – پروژه محیط‌های مرتبط برای کشف اتمسفر [ 37 ].]. LEAD نمونه‌ای از زیرساخت‌های سایبری است که یک دروازه علمی است که قابلیت‌هایی را برای انجام کشف داده‌ها، اجرای تحلیل‌ها و مدل‌هایی که نیاز به قدرت محاسباتی بالایی دارند و همچنین طراحی تحلیل‌های محاسباتی را ارائه می‌دهد [ 12 ].
Ijgi 02 00749 g003 1024
شکل 3. اجزای اصلی زیرساخت سایبری جغرافیایی پس از یانگ و همکاران. [ 14 ].

4. وب Geoprocessing

وب پردازش جغرافیایی یک چارچوب کاربردی برای تسهیل تحلیل های مورد نیاز برای پیشرفت در حوزه علم زمین است. یو و همکاران [ 19 ] اصطلاح وب پردازش مکانی را در سال 2010 معرفی کردند. آنها تعریف زیر را ارائه می دهند:

وب پردازش جغرافیایی که در اینجا نامگذاری شده است به یک محیط تحقیقاتی زمین شناسی خدمات محور توزیع شده، یکپارچه و مشارکتی اشاره دارد… .
([ 19 ]، ص 758)

بنابراین، وب پردازش جغرافیایی بستری است که برای انجام تحلیل فضایی آنلاین طراحی شده است. این یک معماری سرویس گرا را با استفاده از استانداردهای وب اخیر و خدمات مبتنی بر وب پیاده سازی می کند. کاربران این پلتفرم باید از فناوری پیشرفته در مخازن داده های آنلاین، فناوری خدمات، محاسبات توزیع شده، استانداردهای قابلیت همکاری و فناوری های مشابه سود ببرند [ 19 ]. یو و همکاران [ 19 ] از زیرساخت های سایبری از جمله فناوری های شبکه و محاسبات ابری به عنوان ستون فقرات وب پردازش جغرافیایی یاد می کنند. برای تمایز GCI از وب پردازش مکانی، Yue et al . بیان کنید که:

برای کاربران زمین‌شناسی، آموزش و پژوهش، فناوری‌های کنونی مستقیماً به این موضوع نمی‌پردازند که چگونه داده‌های توزیع‌شده و توابع پردازش جغرافیایی می‌توانند برای برآورده کردن نیازهای تحلیل جغرافیایی آنها واقعاً مورد استفاده قرار گیرند .
([ 19 ]، ص 757)
ژائو و همکاران [ 15 ] بر اساس کار Yue و همکاران. [ 18 ] و اصطلاح وب پردازش جغرافیایی را به وب پردازش جغرافیایی تغییر دهید . آنها تعریف زیر را ارائه می دهند: “وب ژئوپردازش به داده های مکانی اجازه می دهد تا در زمان واقعی برای ایجاد اطلاعات ارزش افزوده پردازش شوند” ([ 15 ]]، پ. 5). وب ژئوپردازش از موارد زیر پشتیبانی می کند: قابلیت همکاری، پروتکل های سبک وزن، همکاری، توزیع منابع، پردازش بلادرنگ، و خدمات زیرساخت، نرم افزار و پلت فرم. وب ژئوپردازش سازه‌ای است که پیشرفت‌ها را در زمینه‌هایی مانند زیرساخت‌های داده‌های مکانی، وب حسگر، زیرساخت شبکه و ابر، نقشه‌برداری وب، توسعه گردش کار و اشتراک‌گذاری مدل گرد هم می‌آورد.
ژائو و همکاران [ 15 ] یک نمای کلی از اجزای وب ژئوپردازش ارائه می دهد که در یک نسخه ساده شده در شکل 4 ارائه شده است. شکل سه لایه اصلی را نشان می دهد: منابع ژئوپردازش، داده های جغرافیایی، پلت فرم مدیریت خدمات و مدل و پلت فرم مدل سازی و کاربرد ژئوپردازش. مدل‌سازی پردازش جغرافیایی و پلت‌فرم کاربردی مؤلفه‌هایی هستند که این رویکرد را از زیرساخت‌های سایبری جغرافیایی متمایز می‌کنند [ 15 ]]. این مؤلفه‌ها در توسعه مدل‌ها در یک محیط مشارکتی و انتشار، کشف، بازیابی و اجرای مدل‌ها برای تجزیه و تحلیل داده‌های مکانی تخصص دارند. سایر عناصر وب ژئوپردازش دارای معادلاتی در GCI هستند.
Ijgi 02 00749 g004 1024
شکل 4. اجزای کلیدی ژئوپردازش پس از ژائو و همکاران . [ 15 ].
پیاده سازی های وب ژئوپردازش شامل GeoBrain [ 38 ] و GeoPW [ 19 ] است. GeoBrain چارچوبی برای ایجاد دانش مکانی است که یک پلت فرم مشترک برای تجزیه و تحلیل آنلاین ارائه می دهد. این پلتفرم که GeOnAS نام دارد، دسترسی به مخازن داده‌ها را فراهم می‌کند و توابع تحلیلی را ارائه می‌کند که بر اساس معماری وب سرویس‌های تعاملی ساخته شده‌اند. GeoPW – پیاده سازی وب پردازش مکانی توسط مبتکران آن [ 19]- عملکرد GIS را از GRASS و GeoStart GIS به عنوان خدمات پردازش وب (WPS) ارائه می دهد. کره مجازی “GeoGlobe” به عنوان رابطی برای داده های بزرگ و برای تجسم تحلیل ها استفاده می شود. GeoPW همچنین یک ابزار مدل‌سازی پردازش جغرافیایی به نام GeoPWDesigner ارائه می‌کند. این ابزار مدل سازی به کاربر اجازه می دهد تا مراحل پردازش را در یک گردش کار بنویسد. سپس گردش کار از طریق زنجیره ای از خدمات وب نمونه سازی و اجرا می شود.

5. تفاوت ها و مشترکات رویکردهای علوم الکترونیک

محیط های E-Science طیف کاملی از فناوری را ارائه می دهند که هدف آن امکان کشف علمی است. اجزای محیط‌هایی که به دانشمندان اجازه می‌دهد علوم الکترونیک را دنبال کنند، شامل ابزارهای گردش کار برای زنجیره‌ای کردن خدمات برای تحلیل‌های خاص، زیرساخت‌های محاسباتی، و خدمات تجسمی علاوه بر دیگران می‌شود [ 13 ].]. علاوه بر این، محیط‌های علم الکترونیک از همکاری پشتیبانی می‌کنند، که برای پیشرفت علمی مهم است. در حوزه GIScience، رویکردهای زیرساخت سایبری جغرافیایی و وب پردازش جغرافیایی به عنوان دو مشارکت جداگانه برای پیگیری علم الکترونیک متمایز می شوند. تعاریف کلی GCI و وب پردازش جغرافیایی نشان می دهد که هدف هر دو رویکرد ارائه عملکرد و منابع محاسباتی به کاربران برای تولید دانش از داده ها به روشی مشترک است. تحقق این چشم انداز در اجراها یا کاربردهای خاص متفاوت است. مقایسه عناصر موجود در تعاریف GCI و وب ژئوپردازش در جدول 1 ارائه شده است .
جدول
جدول 1. مقایسه تعاریف زیرساخت سایبری جغرافیایی (GCI) و وب ژئوپردازش.
مقایسه نشان می دهد که اهداف GCI و وب ژئوپردازش اساساً یکسان هستند. فقط انعطاف پذیری در مورد تجزیه و تحلیل های جغرافیایی مبتنی بر خدمات وب در تعریف وب ژئوپردازش برجسته شده است. از نظر توابع و منابع، تفاوت‌ها این است که GCI بر زیرساخت محاسباتی تأکید می‌کند، در حالی که وب پردازش جغرافیایی اهمیت جریان کار و اجزای توسعه مدل را برجسته می‌کند.

5.1. ویژگی های دو برنامه کاربردی

برای بحث دقیق‌تر در مورد شباهت‌ها و تفاوت‌های بین GCI و وب ژئوپردازش، دو پیاده‌سازی نماینده با هم مقایسه می‌شوند: پردازش شبکه ESA در صورت تقاضا (G-POD) به عنوان نمونه برای زیرساخت‌های سایبری جغرافیایی و توسعه مدل پردازش جغرافیایی سیستم تحلیل آنلاین GeoBrain (GeOnAS). ابزاری به عنوان مثال برای وب ژئوپردازش. مقایسه بر اساس معماری لایه ای این برنامه ها انجام می شود. لایه ها شامل: یک لایه تعامل کاربر، توابع یا خدمات و زیرساخت محاسباتی است. در لایه تعامل کاربر، کاربر پردازش داده ها را درخواست و مدیریت می کند. این درخواست به مجموعه ای از توابع ترجمه می شود که اطلاعاتی را برای تبدیل داده ها به اطلاعات فراهم می کند. زیرساخت محاسباتی درخواست های سرویس را پردازش می کند.
ESA G-POD پردازش بر اساس تقاضا برای داده های رصد زمین موجود در آژانس فضایی اروپا را فراهم می کند [ 39 ، 40 ]. فناوری پشت G-POD شامل یک شبکه محاسباتی و دسترسی به منابع رایانش ابری است. حدود 180 ترابایت داده به صورت آنلاین در دسترس است. G-POD خدمات از پیش تعریف‌شده‌ای مانند استخراج بی‌درنگ ناهنجاری‌های حرارتی برای آتشفشان‌ها، خدمات نقشه‌برداری بحران/آسیب سیل، رندر تصویر، ژئوکدینگ و تجسم را ارائه می‌دهد. کاربران درخواست های خود را از طریق درگاه G-POD ارسال می کنند، از مرحله پردازش مطلع می شوند و سپس می توانند نتایج را دانلود کنند. برای افزودن سرویس‌های اضافی، دانشمندان شرح برنامه را به تیم G-POD ارائه می‌کنند که خدمات را پیاده‌سازی می‌کند و آن را در اختیار کاربران G-POD قرار می‌دهد.
GeoBrain یک پورتال آنلاین برای دسترسی و تجزیه و تحلیل داده های رصد زمین است. این برای دانشمندان، مربیان و دانش آموزان توسط آژانس فضایی آمریکای شمالی (ناسا) توسعه داده شد [ 38 ]. یکی از اجزای آن GeoBrain GeOnAS [ 41 ، 42 ] است. GeOnAS بر اساس سرویس های وب سازگار و سازگار با استاندارد پیاده سازی شده است. این سیستم امکان تجزیه و تحلیل منابع داده بزرگ را در یک محیط آنلاین فراهم می کند. ظاهر و احساس آن با یک GIS قابل مقایسه است. منابع داده های اضافی و منابع پردازشی را می توان از طریق رابط GeOnAS گنجاند. هدف GeOnAS تولید دانش از داده ها است [ 41 ].
جدول 2 ویژگی های پیاده سازی ها را خلاصه می کند. مقایسه این دو پیاده سازی در نتیجه اجزای تعامل کاربر، توابع یا خدمات و زیرساخت محاسباتی را دنبال می کند.
جدول
جدول 2. مقایسه یک زیرساخت سایبری مکانی و یک پیاده سازی وب پردازش جغرافیایی.

5.1.1. لایه تعامل کاربر

ژائو و همکاران ([ 15 ]، ص 6) بگو

« تاکید منحصر به فرد وب ژئوپردازش، سهم و دسترسی به ابزارهای ژئوپردازش از منظر ارتباط، همکاری و مشارکت است».

توانایی وب ژئوپردازش برای تهیه و استفاده از مدل ها چیزی است که باعث تفاوت در زیرساخت سایبری مکانی می شود. در واقع، لایه تعامل کاربر GCI شامل اجزای کاربر محور مانند یک میز کار پردازش جغرافیایی و اجزای توسعه مدل تعاملی که در بالاترین لایه وب پردازش جغرافیایی ظاهر می شوند، نمی شود. دانش تخصصی در مورد نحوه ترکیب توابع برای یک کار تجزیه و تحلیل خاص، بخشی از زیرساخت محاسباتی نیست. مسائل مربوط به مشخصات ورودی و خروجی به مدل‌ها، قابلیت اطمینان و کیفیت با زیرساخت مورد استفاده برای مدیریت مدل‌ها مرتبط است [ 34 ].

جامعه GCI از کاستی ها در رابطه با پیشرفت های کاربر محور آگاه است. یانگ و همکاران [ 14 ] بیان می کند که تمرکز در GCI باید بر روی کاربران سیستم ها قرار گیرد تا بر فناوری. تأکید فناوری بر ویژگی‌های مرتبط با کاربر در GCI به ریشه‌های آن در پیشرفت‌های زیرساخت سایبری برمی‌گردد. علاوه بر این، در ماهیت زیرساخت ها این است که در پس زمینه عمل کنند، بدون اینکه زیاد مورد توجه قرار گیرند [ 31 ].
دو مثال ارائه شده در بخش 5.1 از این تفاوت کلی بین GCI و وب ژئوپردازش پشتیبانی می کنند. در G-POD، کاربر می تواند به عملکرد از پیش تعریف شده برای پردازش داده های رصد زمین دسترسی داشته باشد. گسترش عملکرد موجود مستلزم تعامل با تیم پشت G-POD است. در ابزار GeOnAS، به کاربر مجموعه بزرگی از توابع ارائه می شود که می تواند به میل خود ترکیب کند. تمرکز در اینجا بر روی ارائه انعطاف پذیری برای تجزیه و تحلیل منابع است.
با این وجود، کاهش GCI به نقش آن به عنوان ارائه‌دهنده زیرساخت برای همه پیاده‌سازی‌ها صادق نیست. مسائل مربوط به همکاری، تعامل انسان با کامپیوتر و پشتیبانی از تصمیم گیری را می توان در اجرای GCI در نظر گرفت [ 34 ]. همچنین نقش GCI برای عمل به عنوان دروازه علم، همانطور که در رابطه با پروژه LEAD در بخش 3 مورد بحث قرار گرفت، از مفهوم سازی GCI به عنوان محیط یکپارچه علم الکترونیک پشتیبانی می کند. پلتفرم LEAD که از آن به عنوان زیرساخت سایبری یاد می شود، دارای یک جزء توسعه گردش کار است و به کاربران خود انعطاف پذیری در ترکیب تجزیه و تحلیل ها را ارائه می دهد.

5.1.2. کارکرد

هر دو رویکرد به کاربران توابعی برای استخراج دانش از داده ها ارائه می دهند. وب ژئوپردازش تمام عملکردها را به عنوان خدمات ارائه می دهد. این خدمات شامل کشف و بازیابی داده ها، تجسم و پردازش جغرافیایی و خدمات خاص مربوط به مدل سازی و تولید گردش کار است. ارائه توابع به عنوان خدمات از ترکیب خدمات در جریان کار سازگار پشتیبانی می کند. با این حال، در دسترس بودن خدمات به این معنی نیست که کاربر بر اجرای خدمات کنترل دارد. خدمات را می توان به سه صورت زنجیر کرد: شفاف، نیمه شفاف یا مات ( ر.ک. [ 29 ]]). در صورت زنجیره شفاف، کاربر خدمات را ترکیب می کند. زنجیره های سرویس شفاف، زنجیره های خدماتی آماده شده هستند. کاربر زنجیره سرویس نیمه شفاف را فراخوانی می کند و می داند که کدام سرویس ها متصل هستند. زنجیرهای خدماتی مات مانند جعبه سیاه برای کاربر است.
عملکرد در GCI لزوماً مانند وب ژئوپردازش از یک رویکرد سرویس گرا پیروی نمی کند. در مثال GCI G-POD، عملکرد در ابزارهای پردازش تعبیه شده است. نحوه پیاده سازی این ابزارهای پردازش توسط کاربران مشخص نیست. G-POD بر ارائه ابزارهای پردازش آماده تمرکز دارد و جزیی را برای توسعه گردش کار تجزیه و تحلیل ارائه نمی دهد.

5.1.3. زیرساخت های محاسباتی

وب ژئوپردازش به عنوان معماری سرویس گرا مبتنی بر وب مفهوم سازی شده است. همانطور که در مثال GeOnAS دیده می شود، از استانداردهای خدمات وب برای عملکرد خود استفاده می کند. در GeOnAS سرویس های وب با استفاده از منابع محاسباتی با کارایی بالا اجرا می شوند.
توسعه تاریخی زیرساخت سایبری جغرافیایی از دیدگاه تکنولوژیکی هدایت می شود. تمرکز اولیه آن بر ارائه زیرساخت ذخیره سازی داده و محاسباتی است که مبتنی بر محاسبات شبکه و فناوری محاسبات ابری است. درجه زیادی از کار روی زیرساخت‌های سایبری به این فناوری‌های مرتبط با زیرساخت اشاره دارد [ 12 ]. G-POD نمونه‌ای برای GCI است که از طریق اجرای فرآیندها در شبکه‌های سخت‌افزاری و در فضای ابری، قدرت محاسباتی را برای کاربران خود فراهم می‌کند.

5.2. ادغام زیرساخت سایبری مکانی و وب ژئوپردازش

منابع محاسباتی ارائه شده در زیرساخت های سایبری می توانند اجزای وب ژئوپردازش را تکمیل کنند. به عنوان مثال، پیوند یک معماری سرویس گرا با محاسبات شبکه در Hobona و همکاران نشان داده شده است. [ 43 ]. منابع محاسباتی با کارایی بالا نیز در GeOnAS استفاده می شود. در واقع، GCI اغلب بر زیرساخت محاسباتی زیربنای محیط‌های علم الکترونیک تمرکز دارد. با این حال، این رویکرد نباید به نقش عمل به عنوان ستون فقرات برای ژئوپردازش کاهش یابد ( ر.ک. [ 15 ]).
وب geoprocessing اهمیت گردش کار و توسعه مدل و انعطاف پذیری در سمت کاربر در مورد geoprocessing را برجسته می کند. جامعه GCI اهمیت توسعه های کاربر محور را تشخیص می دهد [ 14 ]. بنابراین، GCI می‌تواند از پیشرفت‌های مربوط به تبادل مدل و توسعه گردش کار وب ژئوپردازش سود ببرد.
اجزای GCI و وب ژئوپردازش به دلیل کانون های مربوطه رویکردها مکمل یکدیگر هستند. ادغام مؤلفه‌های توسعه‌یافته جداگانه منجر به ایجاد محیط‌های علوم الکترونیکی می‌شود که انعطاف‌پذیری در تجزیه و تحلیل را به کاربران متخصص و کارایی در اجرای خدمات ارائه می‌دهد. یک مثال موجود برای چنین محیطی در حوزه علوم جوی، پلت فرم LEAD [ 37 ] است. این پیشرفت‌ها نشان می‌دهد که تمایز محیط‌های علوم الکترونیک به GCI یا رویکردهای وب پردازش جغرافیایی ممکن است در درازمدت منسوخ شود.

6. نتیجه گیری

هدف اساسی ابتکارات E-Science حمایت از پیشرفت علمی است. برای پیشرفت علمی چه چیزی لازم است؟ منابع باید در دسترس باشد، عملکرد تجزیه و تحلیل ارائه شود و اطلاعات ارسال شود. به نظر می رسد همکاری دانشمندان در درون و بین رشته ها کلید پیشرفت علمی امروز و فردا باشد. همکاری شامل رسمی کردن دانش حوزه و پیچیده کردن مراحل تجزیه و تحلیل در مدل‌ها است. برای اجرای مدل ها برای تولید اطلاعات، داده ها و قابلیت های تجزیه و تحلیل باید به صورت آنلاین و (نزدیک به زمان واقعی) ارائه شود.
دو رویکرد به سمت علم الکترونیک در حوزه اطلاعات جغرافیایی که در این مقاله مورد بحث قرار گرفت، زیرساخت سایبری جغرافیایی و وب پردازش جغرافیایی است. اهداف زیرساخت سایبری جغرافیایی و وب پردازش جغرافیایی همپوشانی دارند، زیرا هر دو رویکرد با علم الکترونیک مرتبط هستند. وب ژئوپردازش اصطلاح جدیدی است که برای برجسته کردن الزامات در سطح مدیریت کاربر معرفی شده است [ 15 ]. سهم خاص آن، معرفی اجزای توسعه و به اشتراک گذاری مدل است. به نظر می رسد که معرفی وب ژئوپردازش ناشی از نقص زیرساخت های سایبری جغرافیایی امروزی در رابطه با تحولات انسان محور است. به دلایل تاریخی، تمرکز GCI هنوز بیشتر بر روی فناوری است تا کاربر [ 12 ,14 ]. با این وجود، مرزهای جایی که GCI به پایان می رسد و وب ژئوپردازش جغرافیایی شروع می شود واضح نیستند. اهداف و چارچوب های تکنولوژیکی این دو رویکرد همپوشانی دارند. در درازمدت، ادغام رویکردها با نقاط قوت مختلف منجر به ایجاد محیط‌های علمی الکترونیکی کامل می‌شود که انعطاف‌پذیری در سمت کاربر و همچنین کارایی در مورد پردازش را فراهم می‌کند. مستقل از نامی که به یک رویکرد داده شده است، آنچه برای کاربران آن اهمیت دارد، ارائه عملکردهای مرتبط با موارد استفاده آنها است.

منابع

  1. برنان، جی. لی، اچ جی; یانگ، م. فولک، م. Pourmal، E. کار با فرمت های داده های علم زمین HDF و HDF-EOS ناسا. زمین Obs. 2013 ، 25 ، 16-19. [ Google Scholar ]
  2. پارلمان و شورای اروپا، دستورالعمل 2007/2/EC پارلمان اروپا و شورای 14 مارس 2007 برای ایجاد زیرساخت برای اطلاعات فضایی در جامعه اروپایی (INSPIRE) . مجله رسمی اتحادیه اروپا: لوکزامبورگ، 2007.
  3. گروه در رصد زمین (GEO)، سیستم جهانی رصد زمین از سیستم ها (GEOSS) برنامه پیاده سازی 10 ساله ؛ گروه در رصد زمین: ژنو، سوئیس، 2005.
  4. یو، پی. گونگ، جی. دی، ال. او، ال. Wei, Y. یکپارچه‌سازی فناوری‌های وب معنایی و خدمات فهرست مکانی برای کشف و پردازش اطلاعات مکانی در زیرساخت‌های سایبری. Geoinformatica 2011 ، 15 ، 273-303. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  5. دادی، یو. Di, L. ایجاد رابط های وب سرویس و گردش های کاری علمی با استفاده از ابزارهای خط فرمان: یک مثال GRASS. در مجموعه مقالات هفدهمین کنفرانس بین المللی ژئوانفورماتیک، فیرفکس، VA، ایالات متحده آمریکا، 12-14 اوت 2009; صص 1-6.
  6. کراگلیا، ام. ناتیوی، س. دیاز، ال. Vaccari، L. Towards Multi-Diciplinary Interoperability: The EuroGEOSS. در مجموعه مقالات EuroGEOSS-Advancing Vision of GEOSS کنفرانس (EuroGEOSS 2012)، مادرید، اسپانیا، 25-27 ژانویه 2012.
  7. یانوویچ، ک. هیتزلر، پی. زمین دیجیتال به عنوان موتور دانش. سمنت. وب 2012 ، 3 ، 213-221. [ Google Scholar ]
  8. کراگلیا، ام. دی بی، ک. جکسون، دی. پسری، م. Remetey-Fülöpp، G. وانگ، سی. آنونی، ا. بیان، ال. کمبل، اف. اهلرز، ام. و همکاران زمین دیجیتال 2020: به سوی چشم انداز دهه آینده. بین المللی جی دیجیت. زمین 2011 ، 5 ، 4-21. [ Google Scholar ]
  9. گور، آ. زمین دیجیتال: درک سیاره ما در قرن بیست و یکم. ارائه شده در مرکز علمی کالیفرنیا، لس آنجلس، کالیفرنیا، ایالات متحده آمریکا، 31 ژانویه 1998.
  10. فوک، KD; ویرا مونتیرو، AM; کامارا، جی. کازانووا، MA; خدمات Amaral، S. Geoweb برای به اشتراک گذاری نتایج مدل سازی در شبکه های تنوع زیستی. ترانس. GIS 2009 ، 13 ، 379-399. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  11. گری، J. E-Science: یک روش علمی تبدیل شده. In The Fourth Paradigm: Data-Intensive Scientific Discovery , 2009 ed.; هی، تی، تانسلی، اس.، تول، ک.، ویرایش. مایکروسافت: ردموند، WA، ایالات متحده آمریکا، 2009؛ صص 16-31. [ Google Scholar ]
  12. استوارت، کالیفرنیا؛ لینک، م. سیمز، اس. هنکاک، دی. پله، بی. فاکس، جی سی زیرساخت سایبری چیست؟ در مجموعه مقالات کنفرانس پاییزی ACM SIGUCCS در مورد خدمات کاربر 2010 (ACM 2010)، نورفولک، VA، ایالات متحده آمریکا، 24-27 اکتبر 2010. صص 37-44.
  13. هی، تی. Trefethen، AE Cyberinfrastructure for E-Science. Science 2005 , 308 , 817-821. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  14. یانگ، سی. راسکین، آر. گودچایلد، م. گاهگان، م. زیرساخت سایبری زمین فضایی: گذشته، حال و آینده. محاسبه کنید. محیط زیست سیستم شهری 2010 ، 34 ، 264-277. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  15. ژائو، پی. فورستر، تی. یو، پی. وب ژئوپردازش. محاسبه کنید. Geosci. 2012 ، 47 ، 3-12. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  16. بنیاد ملی علوم (NSF)، انقلابی در علم و مهندسی از طریق زیرساخت سایبری: گزارش پانل مشاوره ای بنیاد ملی علوم Blue-Ribbon درباره زیرساخت سایبری ؛ شماره cise051203; NSF: آرلینگتون، ویرجینیا، ایالات متحده آمریکا، 2003; پ. 84.
  17. چارل، آ. Tochtermann, K. The Geospatial Web: How Geobrowser ها، نرم افزارهای اجتماعی و وب 2. 0 در حال شکل دادن به جامعه شبکه هستند. Springer: لندن، انگلستان، 2007. [ Google Scholar ]
  18. Egenhofer، MJ به سوی وب جغرافیایی معنایی. در مجموعه مقالات دهمین سمپوزیوم بین المللی ACM در مورد پیشرفت در سیستم های اطلاعات جغرافیایی، Mclean، VA، ایالات متحده آمریکا، 8-9 نوامبر 2002. صص 1-4.
  19. یو، پی. گونگ، جی. دی، ال. یوان، جی. سان، ال. سان، ز. Wang, Q. GeoPW: ایجاد بلوک برای وب پردازش جغرافیایی. ترانس. GIS 2010 ، 14 ، 755-772. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  20. برنارد، ال. جرم.؛ مولر، ام. هنزن، سی. Brauner, J. زیرساخت های داده های جغرافیایی علمی: چالش ها، رویکردها و جهت ها. بین المللی جی دیجیت. زمین 2013 . [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  21. ژانگ، تی. تسو، M.-H. کیائو، کیو. Xu, L. ساخت یک زیرساخت سایبری هوشمند جغرافیایی: یک رویکرد حل مسئله تحلیلی. Proc. SPIE 2006 ، 6420 ، 64200A:1–64200A:14. [ Google Scholar ]
  22. کیهله، سی. منطق تجاری برای پردازش جغرافیایی داده های جغرافیایی توزیع شده. محاسبه کنید. Geosci. 2006 ، 32 ، 1746-1757. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  23. ژانگ، تی. تسو، M.-H. توسعه یک پورتال فضایی مبتنی بر شبکه برای سرویس‌های GIS اینترنتی و زیرساخت‌های سایبری جغرافیایی. بین المللی جی. جئوگر. Inf. علمی 2009 ، 23 ، 605-630. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  24. شفر، بی. بارانسکی، بی. Foerster، T. Towards Spatial Data Infrastructures in the Clouds. در تفکر جغرافیایی ; Painho, M., Santos, MY, Pundt, H., Eds. Springer: برلین/هایدلبرگ، آلمان، 2010; صص 399-418. [ Google Scholar ]
  25. یو، جی جی; Qin، XS; لارسن، ال سی؛ لارسن، او. جایسوریا، ع. Shen, XL یک چارچوب مدیریت و انتشار مبتنی بر GIS برای مدیریت داده‌های نتایج مدل عددی. Adv. مهندس نرم افزار 2012 ، 45 ، 360-369. [ Google Scholar ]
  26. جیگر، ای. آلتینتاس، آی. ژانگ، جی. لوداشر، بی. پنینگتون، دی. Michener, W. یک رویکرد گردش کار علمی برای پردازش داده های مکانی توزیع شده با استفاده از خدمات وب. در مجموعه مقالات هفدهمین کنفرانس بین المللی مدیریت پایگاه داده های علمی و آماری، سانتا باربارا، کالیفرنیا، ایالات متحده آمریکا، 27-29 ژوئن 2005. صص 87-90.
  27. دوبوا، جی. اسکوین، جی. د عیسی، جی. پیدل، اس. هارتلی، ا. ناتیوی، س. سانتورو، ام. Geller, G. eHabitat: مشارکتی در وب مدل برای ارزیابی زیستگاه و پیش بینی اکولوژیکی. در مجموعه مقالات سی و چهارمین سمپوزیوم بین المللی سنجش از دور محیط زیست، سیدنی، استرالیا، 10-15 آوریل 2011.
  28. براونر، جی. فورستر، تی. شفر، بی. Baranski، B. Towards a Research Agenda for Geoprocessing Services. در مجموعه مقالات دوازدهمین کنفرانس بین المللی AGILE در علم اطلاعات جغرافیایی، هانوفر، آلمان، 2 تا 5 ژوئن 2009.
  29. فریس کریستنسن، ا. اوستلندر، ن. لوتز، ام. برنارد، ال. طراحی معماری خدمات برای پردازش جغرافیایی توزیع شده: چالش ها و جهت گیری های آینده. ترانس. GIS 2007 ، 11 ، 799-818. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  30. Shade، S. اوستلندر، ن. Canut، CG; شولز، ام. مک اینرنی، دی. دوبوا، جی. واکاری، ال. چینوسی، م. سانچز، LD; باستین، ال. و همکاران کدام رابط های سرویس متناسب با وب مدل هستند؟ در مجموعه مقالات GeoProcessing 2012: چهارمین کنفرانس بین المللی سیستم های اطلاعات جغرافیایی پیشرفته، برنامه ها و خدمات، والنسیا، اسپانیا، 30 ژانویه تا 4 فوریه 2012.
  31. پور، کاربران BS به عنوان مشارکت کنندگان اساسی در زیرساخت های سایبری فضایی. در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم ایالات متحده آمریکا، واشنگتن دی سی، ایالات متحده آمریکا، 5 آوریل 2011; 108، ص 5510-5515.
  32. فاستر، آی. Kesselman, C. The Grid: Blueprint for a New Computing Infrastructure ; مورگن کافمن: سانفرانسیسکو، کالیفرنیا، ایالات متحده آمریکا، 1998. [ Google Scholar ]
  33. یانگ، کالیفرنیا؛ Goodchild، MB; هوانگ، QA; نبرت، دی سی؛ راسکین، RD. Xu، YE; Bambacus، MF; Fay, DE محاسبات ابری فضایی: علوم زمین فضایی چگونه می تواند از محاسبات ابری استفاده کرده و به شکل دهی آن کمک کند؟ بین المللی جی دیجیت. زمین 2011 ، 4 ، 305-329. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  34. یانگ، سی. Raskin, R. مقدمه ای بر تحقیقات پردازش اطلاعات جغرافیایی توزیع شده. بین المللی جی. جئوگر. Inf. علمی 2009 ، 23 ، 553-560. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  35. مینسکر، بی. مایرز، جی. ماریکوس، م. ونتلینگ، تی. داونی، اس. لیو، ی. باجسی، پی. کوپر، آر. مارینی، ال. پیمانکار، ن. و همکاران پروژه نمایش زیرساخت سایبری زیست محیطی NCSA: ایجاد محیط های سایبری برای جوامع مهندسی محیط زیست و علوم هیدرولوژیکی. در مجموعه مقالات کنفرانس ACM/IEEE 2006 در مورد ابررایانه (SC’06-ACM 2006)، تامپا، FL، ایالات متحده آمریکا، 11-17 نوامبر 2006.
  36. آگراوال، جی. فرهاتوسمان اوغلو، ح. نیو، ایکس. بدفورد، ک. لی، آر. چشم‌اندازی برای زیرساخت‌های سایبری برای پیش‌بینی و تحلیل تغییرات ساحلی. لکت. توجه داشته باشید. محاسبه کنید. علمی 2006 ، 4540 ، 151-174. [ Google Scholar ]
  37. Droegemeier، KK; گانون، دی. رید، دی. پله، بی. آلامدا، جی. بالتزر، تی. بروستر، ک. کلارک، آر. دومنیکو، بی. گریوز، اس. و همکاران محیط های سرویس گرا برای تعامل پویا با آب و هوا در مقیاس متوسط. محاسبه کنید. علمی مهندس 2005 ، 7 ، 12-29. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  38. Di, L. GeoBrain-A Web Services Based Geospatial Knowledge Building System. در مجموعه مقالات کنفرانس فناوری علوم زمین ناسا (ESTC 2004)، Greenbelt، MD، ایالات متحده آمریکا، 2004; ص 22-24.
  39. Farres، J. G-Pod ESA Grid Processing on Demand for Working Scientists ; ESRIN: Frascati، ایتالیا، 2010. [ Google Scholar ]
  40. ESA Grid Processing on Demand (G-POD). در دسترس آنلاین: http://gpod.eo.esa.int/ (دسترسی در 12 ژوئیه 2013).
  41. هان، دبلیو. دی، ال. ژائو، پی. وی، ی. لی، ایکس. طراحی و پیاده سازی سیستم تحلیل آنلاین ژئوبرین (GeOnAS). در مجموعه مقالات وب و سیستم اطلاعات جغرافیایی بی سیم 2008 (W2GIS 2008)، شانگهای، چین، 11-12 دسامبر 2008. 5373، صص 27-36.
  42. GeOnAs. در دسترس آنلاین: http://geobrain.laits.gmu.edu/OnAS/ (در 12 ژوئیه 2013 قابل دسترسی است).
  43. هوبونا، جی. فیربرین، دی. هیدن، اچ. جیمز، پی. هماهنگ‌سازی سرویس‌های وب جغرافیایی مبتنی بر شبکه در جریان‌های کاری زمین‌شناسی. IEEE Trans. خودکار علمی مهندس 2010 ، 7 ، 407-411. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]

;کاربردهای GISمقالات

آموزش کاربردی ArcGISالهام ابراهیم زادهکاربرد جی ای اسکاربردهای GIs در زمین شناسی

بدون نظر

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

همواره حمایت دانشجویان عزیزمان همراه ما بوده و این سببب شده که گامی محکم به‌سوی ایجاد یک مرجع برای آموزش GIS برداریم. با این امید که بتوانیم قدردان حمایت شما بزرگواران باشیم.

  • خانه
  • آموزش
  • فیلم آموزشی
  • تماس با ما
  • درباره ما
  • وبلاگ
  • سمنان /خیابان کاشانی/ساختمان فناوری اطلاعات/پ 8
  • 09120049370