Kuidas XDGGS toob planetaarsed andmed elule

Kas olete kunagi vaadanud lamedat maailmakaarti ja imestanud, miks Gröönimaa näib peaaegu sama suur kui Aafrika? See on traditsiooniliste kaardiprojektsioonide “valetav” olemus: need moonutavad paratamatult pindala, vahemaad või nurki, kui proovime suruda ümmargust Maad 2D-ekraanile. Teadlastele, kes üritavad analüüsida kliimamuutusi või globaalseid ilmamustreid, on need moonutused tõeline andmeanalüüsi probleem. Seetõttu on meie meeskond seisnud võrdpindsete ruumiandmete referentssüsteemide kasutamise eest. XDGGS-i abil saate kasutada tuntud Xarray Pythoni teeki DGGS-indekseeritud andmekuubikutega töötamiseks.

Lahendus: Maa jaotamine ühesuurusteks osadeks analüüsi jaoks

Siin tulevad mängu diskreetsed globaalsed ruutvõrgusüsteemid (DGGS). Selle asemel, et venitada Maa lamedaks ristkülikuks, jagab DGGS gloobuse võrdse pindalaga rakkude hierarhiaks — nagu kuusnurgad, kolmnurgad või rombid —, mis katavad planeedi pinna ühtlaselt. See võimaldab teadlastel salvestada ja analüüsida andmeid “planetaarses skaalas” ilma traditsiooniliste kaartide katkevuste ja moonutusteta.

Tutvustame XDGGS-i: sild paremate andmeteni

Kuigi DGGS-id on võimsad, on neid ajalooliselt olnud keeruline kasutada. Erinevad teegid — nagu Uberi H3, HEALPix (algselt loodud astronoomia jaoks) või DGGRID/ISEA — tulid kõik oma keerukate ja raskesti kasutatavate API-dega.

Siinkohal tulebki mängu XDGGS: XDGGS on uus avatud lähtekoodiga Pythoni pakett, mis on loodud selleks, et muuta need globaalsed ruutvõrgud kõigile kättesaadavaks.

Palun viidake XDGGS-ile, kui seda kasutate:

Kmoch, A., Bovy, B., Magin, J., Abernathey, R., Coca-Castro, A., Strobl, P., Fouilloux, A., Loos, D., Uuemaa, E., Chan, W. T., Delouis, J.-M., and Odaka, T.: XDGGS: A community-developed Xarray package to support planetary DGGS data cube computations, Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci., XLVIII-4/W12-2024, 75–80, https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLVIII-4-W12-2024-75-2024, 2024.

Miks XDGGS on murranguline

XDGGS toimib ühtse “tõlgina”, mis ühendub otse Xarrayga, mis on mitmemõõtmeliste geoandmete analüüsi kuldstandard. Siin on põhjused, miks see on oluline:

• Üks API erinevate “DGGS-ide” jaoks: See pakub ühtset kõrgetasemelist liidest tööks mitme DGGS-i taustasüsteemiga nagu IGEO7, HEALPix või H3, peites nende aluseks oleva keerukuse.

• Sujuv integreerimine: Kuna see laiendab Xarrayd, saate jätkata oma lemmikute Pythoni-põhiste töövoogude kasutamist, saades samal ajal kasu DGGS-ispetsiifilistest funktsioonidest nagu ruumiline indekseerimine ja mitme-resolutsiooniline agregeerimine.

• Planetaarsed andmekuubikud: See hõlbustab “andmekuubikute” — mitmemõõtmeliste andmestike, mis ühendavad ruumi, aja ja muud muutujad (nagu kõrgus või temperatuur) mahukateks globaalseteks simulatsioonideks — loomist.

• Valmis tulevikuks: Projektid nagu “Destination Earth”, mille eesmärk on luua meie planeedist ülitäpne digitaalne kakskik, vaatavad oma modelleerimisel juba süsteemide nagu HEALPix poole.

Muutes globaalsed ruutvõrgusüsteemid kasutajasõbralikuks, aitab XDGGS georuumilisel kogukonnal liikuda lähemale tõeliselt “FAIR” (leitav, kättesaadav, ühilduv ja taaskasutatav) andmete tulevikule.

Alustamine

Olenemata sellest, kas olete kliimateadlane, kes modelleerib järgmise kümnendi ookeanitemperatuure, või arendaja, kes töötab globaalsete asukohaandmetega, on XDGGS loodud teie töövoo lihtsustamiseks.

Kas olete valmis süvenema? Koodi ja dokumentatsiooniga saate tutvuda siin:

• XDGGS dokumentatsioon: https://xdggs.readthedocs.io/

• XDGGS GitHubi hoidla: xarray-contrib/xdggs

Ökosüsteemi laiendamine: IGEO7, DGGRID ja DGGAL tugi

XDGGS-i ökosüsteem kasvab kiiresti, et toetada uusimaid saavutusi geoinfosüsteemides. Oluline uus teetähis on IGEO7 tugi, mis on uudne “puhta ava 7” (pure aperture 7) heksagonaalne DGGS. Erinevalt mõnest populaarsest heksagonaalsest võrgustikust, millel on varieeruv raku suurus, säilitab IGEO7 tõelised võrdpindsed omadused kogu gloobuse ulatuses, muutes selle statistiliselt eelistatumaks valikuks globaalsete analüüside jaoks. See tugi on nüüd saadaval spetsiaalsete pistikprogrammide kaudu:

• xdggs-dggrid4py: Pistikprogramm, mis rakendab pikaajalist DGGRID tarkvara pakkujana. Leidke xdggs-dggrid4py meie GitHubist.

• xdggs-dggal: Kasutab diskreetsete globaalsete ruutvõrkude abstraktsiooniteeki DGGAL. Leidke xdggs-dggal meie GitHubist.

Ajalugu

Me kaardistasime ühiseid tegevusi DGGS-i arendamise ja rakendamise edendamiseks, näiteks koos Pangeo kogukonnaga. Lõpuks õnnestus meil kokku tuua arendajad, mõtlejad, kasutajad ja eksperdid kogukonna koodisprindil ESA BIDS'23 konverentsil.

Selle tulemusena sündis xdggs teegi eesmärk – hõlbustada töötamist mitme diskreetse globaalse ruutvõrgusüsteemiga (DGGS) ühtse, kõrgetasemelise ja kasutajasõbraliku API kaudu, mis on sügavalt integreeritud Xarrayga.

Meil oli ettekanne ja artikkel vastu võetud FOSS4G Europe 2024 konverentsile, mis toimus 1.–7. juulil Tartus. Seal olid esindatud klassikalised vaba ja avatud lähtekoodiga georuumi teemad, kuid ka üha enam kaugseiret (EO).