Padrões Geoespaciais na Nuvem: Conceitos, Vantagens e Aplicações
A computação em nuvem é, essencialmente, um modelo de negócio, não uma tecnologia. Computação em nuvem é tudo que está relacionado à aquisição de capacidades de computação por meio de contratos, como serviços web livres, ao invés da aquisição de hardware e software. Seus dados e recursos de processamento não residem na sua área de trabalho, mas em uma infraestrutura que é mantida em grandes ou pequenos data centers que podem estar a milhares de quilômetros de distância.
Hoje, os grandes data centers oferecem pelo menos uma vantagem de 6:1 em relação aos sistemas desktop e pequenos data centers em termos de economia de escala. Além da economia financeira, isto se traduz na redução de “pegadas de carbono” e na utilização de recursos, não só através de refrigeração reduzida e menor demanda de energia, mas também através de uma redução global na demanda por hardware de computadores, que têm o seu próprio impacto ambiental devido aos recursos energéticos e minerais incorporados.
Há ainda outros benefícios: sistemas desktop e pequenos dispositivos conectados à internet, como smartphones e blocos de notas, podem utilizar os serviços na nuvem para proporcionar um desempenho extraordinário e flexibilidade, mesmo contendo capacidades modestas de armazenamento, chips de memória e CPUs, além de pouco ou nenhum software comprado. Os usuários podem evitar gastar dinheiro, não só em hardware e software, mas também na manutenção, refrigeração, seguros, atualizações de software, clientes, etc.. Podem, ainda, obter vantagens de contabilidade para evitar gastos de capital em computadores e soft-
ware, e gastar, em vez disso, os serviços na nuvem que podem ser contabilizados como despesas operacionais. A confiabilidade pode ser muito elevada, devido à redundância dentro dos data centers e também porque os data centers comumente têm contrato com o outras empresas para gerenciar excessos repentinos de demanda ou para atender as necessidades dos clientes em caso de falta de energia, ataque cibernético ou falha do sistema.
Tudo isso pressupõe ampla disponibilidade de conexões de alta velocidade à internet, e isto depende de “virtualização”, que se refere à criação de versões virtuais de sistemas operacionais, servidores, armazenamento e recursos de computação, entre outros que não são visíveis aos usuários. A virtualização ajuda a tornar possível para os clientes descarregar, de forma transparente, suas tarefas de computação e bancos de dados para a nuvem e permite, ainda, que os data centers reatribuam e reconfigurem internamente seus processadores e discos em tempo real, utilizando ao máximo os recursos.
A nuvem é adequada para aplicações geoespaciais
Desde a implantação dos primeiros aplicativos de mapeamento online, em 1993, navegadores na web baseados em mapas, aplicativos habilitados com GPS, serviços de navegação para automóveis, sistemas de imageamento de alta resolução e aplicações móveis de localização inteligente em smartphones expandiram tremendamente a consciência de um indivíduo sobre “mapas em computadores”. “Mash-ups”, isto é, o uso de aplicações na web com interface aberta (servidores, muitas vezes de mapas), com dados fornecidos pelo usuário ou públicos, levaram os “Mapas e Apps” a tornarem-se uma parte muito importante do fenomenal mercado de smartphones. Essas tecnologias e produtos também aumentaram drasticamente o volume de dados geográficos (ou geoespaciais) digitais.
A computação geoespacial em nuvem tem alguns condutores especiais no mercado:
• Empresas e agências buscam criar informações através de mineração sofisticada de dados, baseada em critérios geográficos dos data centers mencionados anteriormente e fluxos de dados, mas isso muitas vezes requer poder computacional extraordinário, memória e armazenamento.
• Demanda: O número altamente variável (mas grande) de usuários que requerem acesso a geoprocessamento complexo. Um exemplo bem conhecido é a navegação interior/exterior em um ambiente 3D.
• Modelagem: A complexidade dos modelos de geoprocessamento requer grande capacidade de computação, mas de forma intermitente. Exemplos de modelos fortemente dependentes do uso de dados de múltiplas fontes geoespaciais são modelos de fluxo de hidrologia, modelagem climática, previsão de tempo, modelagem de correntes oceânicas.
• Fusão: Há um crescimento exponencial de sensores implantados conectados à internet, o que resulta em maior crescimento exponencial dos dados de sensores de localização georreferenciados. Ao mesmo tempo, há grandes repositórios de dados de GIS e outros recursos “tradicionais” geoespacialmente habilitados, tais como pacotes de localização ativados na internet. Telefones inteligentes e outros dispositivos móveis também criam volumes de dados espaciais. Há uma exigência de “fundir” ou combinar essas fontes e recursos em novas formas de melhorar a consciência situacional, tomada de decisão e experiência do consumidor.
• Os cientistas vão usar a computação em nuvem como cyber infraestrutura para intensivos experimentos virtuais, simulações, arquivamento e redes de sensores geolocalizadas. A computação em nuvem dá às agências financiadoras uma alternativa atraente para compras de financiamento de equipamentos de informática, que em muitos casos não é totalmente utilizada.
Padrões agregam valor no ambiente em nuvem
Formado em 2010, o Open Cloud Consortium (OCC) aborda a necessidade de padrões da indústria para apoiar o crescimento contínuo da computação em nuvem. Interoperabilidade entre plataformas, mecanismos de segurança consistentes e compartilhamento de conteúdo são questões fundamentais.
A missão e a visão do Open Geospatial Consortium (OGC) são muito semelhantes aos do OCC, mas com foco em padrões geoespaciais que permitem o compartilhamento de conteúdo geoespacial e a integração de serviços geoespaciais e dados em uma grande variedade de infraestruturas.
Algumas das aplicações geoespaciais e plataformas atualmente oferecidas como serviços baseados em nuvem da web são dependentes de interfaces proprietárias e codificações, mas a maioria dessas aplicações e plataformas também depende de interfaces abertas. A transparência promove a inovação, os mercados se expandem e criam novas oportunidades e eficiência para fornecedores e usuários.
A profusão de padrões baseados em serviços permite aos desenvolvedores, de forma eficiente, tornar fluxos de trabalho em cadeias de serviços. Serviços hospedados no nível Software-as-a-Service (SaaS) na nuvem podem implementar padrões OGC, permitindo que outros serviços possam se vincular e, assim, “ligar” para eles, lhes permitindo então conectar-se a outros serviços.
Olhe para a cadeia de valor
Na computação em nuvem, as normas desempenham um papel particularmente importante porque permitem ligações em cadeias de valor através de interoperabilidade e escolha:
• Padrões fornecem flexibilidade para fazer negócios com um novo fornecedor de cloud sem esforço excessivo ou custo.
• Padrões permitem aos multiplos provedores de nuvem, incluindo provedores de nicho, trabalhar em conjunto para oferecer soluções de valor agregado. Quando os seus sistemas encontram demanda inesperada, por exemplo, os provedores de nuvem podem mudar as cargas para os seus concorrentes.
• Padrões permitem aos provedores de nuvem atender mais facilmente às necessidades variadas de diferentes clientes.
Acordos de nível de virtualização, segurança e serviço são algumas das áreas em que a interoperabilidade é essencial para cadeias de valor em nuvem. Localização é outra. Muitos dos serviços comprados e vendidos em complexas e dinâmicas cadeias de valor de serviços exigem ou fornecem informação geoespacial. Serviços de localização podem ser simples ou complexos, de “onde estou” em um tweet para “qual satélite pode digitalizar mais rapidamente esta zona de inundação” e “o aeroporto estará acessível por estrada às 9h?” Projetistas de serviços em nuvem precisam pensar sobre as interfaces padrão, codificações e as melhores práticas que habilitam o “onde” para intercambiar informações entre os sistemas. Aqui, “sistemas” significa estruturas de serviços em nuvem e também aplicações de clientes que suportam a tomada de decisões com base na localização, movimento e proximidade de pessoas, lugares, coisas e fenômenos (como temperatura, por exemplo).
Até mesmo os parâmetros mais simples de localização podem ser intercambiados de muitas maneiras diferentes e incompatíveis. Uma simples localização através de latitude/longitude, por exemplo, pode ser transmitida em mensagens Really Simple Syndication (RSS) em pelo menos três maneiras. Embora a maioria da navegação baseada em GPS e serviços de localização, hoje, use sistemas de referência espacial com base no WGS-84 – modelo matemático da Terra não-perfeitamente esférica -, há conjuntos de dados importantes que usam outros modelos, e há literalmente milhares de sistemas de referência espacial em uso ao redor do mundo. A interoperabilidade é mais difícil pelo fato de que existem várias tecnologias para representar informações de localização (raster, vetor, redes triangulares irregulares, nuvens de pontos, CAD de geometria euclidiana e outros). A semântica também é um grande problema, porque diferentes comunidades de usuários definem e nomeiam características espaciais de forma diferente (“É um cul-de-sac, ou um beco sem saída?”).
A comunicação entre os serviços de software e de dados geralmente exige que as aplicações compartilhem interfaces e codificações comuns. A interface geoespacial aberta e os padrões de codificação desenvolvidos no OGC, muitas vezes, em coordenação com outras organizações de padrões, possibilitam que isto aconteça.
O que é necessário e o que vem por aí?
A nuvem está baseada em uma estrutura de padrões para arquiteturas orientadas a serviços que oferece para “publicar, encontrar, vincular”:
• Publicar: Recursos podem ser hospedados e sua descrição, localização de rede e interfaces podem ser publicados em padrões baseados em registros ou catálogos.
• Encontrar: Aplicações cliente podem pesquisar os registros ou catálogos para encontrar um recurso.
• Vincular: O aplicativo cliente pode invocar o servidor através de interfaces padrão.
O que está faltando nesse esquema é “Concordo”. O “Publicar” atividade precisa ser capaz de fornecer metadados que descrevem, para um determinado serviço ou recurso de dados, detalhes sobre autenticação, autorização, confidencialidade, integridade, não-repúdio, proteção e privacidade. Servidores precisam ser equipados para gerir estas questões, e os proprietários de serviços de dados precisam de ferramentas e conhecimentos necessários para configurar os controles.
O OGC tem feito e continua a fazer o trabalho de normas técnicas que fornecem a base para “gestão do contrato”, como o licenciamento, gestão de direitos, e autenticação/autorização que nos levará mais perto de plena realização de aplicações em nuvens geoespaciais.
Além disso, em 2009 o Conselho de Administração do OGC criou a Lei OGC do Território e do Comitê de Política (http://www.opengeospatial.org/pressroom/pressreleases/964) para fornecer um fórum aberto para membros conselheiros do OGC para discutir os temas legais e políticos exclusivos e crescentemente críticos, associados com dados e tecnologias espaciais.
Outras áreas em que as novas ou melhoradas normas geoespaciais são necessárias incluem integração espacial indoor/outdoor, Realidade Aumentada, Lidar, engenharia civil, o Smart Grid e a internet das coisas.
Concluindo…
As normas OGC Web Services (OWS) foram desenvolvidas para tornar os dados geoespaciais e serviços parte integrante da web baseada em computação distribuída e, assim, estes padrões estão prontos para a computação em nuvem. Eles definem as interfaces abertas e codificações que são necessários para acolher, com êxito, todo tipo de geoprocessamento na nuvem. Isso fornece uma variedade de oportunidades para grandes e pequenas empresas, agências governamentais voltadas para a construção de infraestruturas de dados espaciais, e fornecedores tradicionais de software geoespacial e de dados. A eficiência oferecida pelo modelo de computação em nuvem irá contribuir para o crescimento na maioria dos setores do mercado geoespacial, incluindo aplicações no mercado de consumo de massa, redes de sensores, serviços de localização, mercados de dados de observação da Terra, CAD/geoespacial, modelagem 3D e gestão municipal.
Ainda há muito a ser feito. O OGC trabalha com muitas outras organizações de padrões, a fim de coordenar seus esforços. Isso é necessário para evitar lacunas, redundâncias e inconsistências nos padrões, e para continuar a apoiar a convergência de tecnologias que irão produzir inúmeros benefícios para a sociedade.
Tradução: Eduardo Freitas
Trevor Taylor
Diretor de Serviços-Américas – Open Geospatial Consortium (OGC)
ttaylor@opengeospatial.org
Carl Reed
Diretor Executivo do Programa Padrões e CTO – Open Geospatial Consortium (OGC)
creed@opengeospatial.org
