osmc:Convenções/Grade científica multifinalitária

Requisitos de uma Grade Multifinalitária. Lançados em [KraEtAll2022a], os requisitos foram melhor detalhamos em 2023, orientando-se pelos resultados do Open Data Index.

Requisitos

• Comparabilidade direta entre grades: tamanhos de célula padronizados.
  • Racional: para que as informações contidas nas grades de diferentes países possam ser comparadas entre si.
  • Consequência: necessário que todas células apresentem a mesma área.

• Grade hierárquica: a união geométrica das células-filhas resultando exatamente na célula-mãe.

• Geocódigos com hierarquia consistente, e máxima eficiência na compactação da informação.

• Máxima interoperabilidade entre geocódigos.

Nota: os requisitos de grade e geocódigo levaram à definição do GGeohash.

Convenção resultante

Tamanhos de grade quadrada, seguindo-se, de baixo para cima, as potências de 2 a partir do metro.
O nível L0 do Brasil (BR), por ser um país de área maior, requer células de cobertura maiores do que a Colômbia (CO).

As grades DNGS são quadriláteras, pressupondo algoritmos GGeohash. São classificadas pelo tamanho do lado h_L de suas células de nível L. Partindo de L0 as células são refinadas dividindo-se a célula-mãe por 4. As células-filha são organizadas numa matriz quadrada 2×2, com 2 unidades de lado: do processo de refinamentos sucessivos resulta o padrão de grades baseado em uma série de potências de 2.

O requisito da "comparabilidade direta entre grades" (de diferentes países) demanda a escolha de uma célula de referência: adotou-se a célula de 1 metro quadrado (1 m²) como referência no padrão DNGS. Características, conforme tabela ao lado, com níveis L de BR e CO, e colunas "power of 2" e value:

As potências de 2 são: $2^{0}=1$; $2^{1}=2$; $2^{3}=4$; $2^{4}=8$; ...; $2^{10}=1024$; ...; $2^{19}=524288$; $2^{20}=1048576$.

Cada país tem seu h₀ conforme cobertura nacional:

no Brasil h₀=1 Mim ≈ 1049 km;

na Colômbia h₀=512 Kim ≈ 524 km.

Série h₂₀, h₁₉, ..., h₀, das células lado h_L do Brasil: 1 m; 2 m; 4 m; 8 m; 16 m; ... 1048576 m.

Série h₁₉, h₁₇, ..., h₀, das células lado h_L da Colômbia: 1 m; 2 m; 4 m; 8 m; 16 m; ...; 524288 m.

Prefixos binários

Conforme as convenções IEC para prefixos binários, os prefixos K (quilo) e M (mega) foram adaptados para a notação posicional binária (potências de 2) da seguinte forma, partindo da lingua inglesa: "K binary" simbolizado Ki (pronuncia-se "kibi") e "M binary" simbolizado Mi (pronuncia-se "mebi").
Em valores, ${\text{1 Ki}}~=2^{10}=1024$; ${\text{1 Mi}}~=1024^{2}=2^{20}$.

Aplicados à grandeza byte (B) formam o "kibi byte", KiB, e o "mebi byte", MiB.
Analogamente, aplicados à grandeza metro (m) formam o "kibi meter", Kim, e o "mebi meter", Mim.

• ${\text{1 Kim}}~=1\times {\text{Ki}}\times {\text{m}}~=2^{10}~{\text{m}}~=1024~{\text{m}}$    (2% a mais que ${\text{1 Km}}=10^{3}{\text{m}}$)

• ${\text{1 Mim}}~=1\times {\text{Mi}}\times {\text{m}}~=2^{20}~{\text{m}}~=1024^{2}~{\text{m}}~=1048576~{\text{m}}$    (5% a mais que ${\text{1 Mm}}=10^{6}{\text{m}}$)

Cobertura L0 de cada país

Cada país tem a liberdade de escolher a projeção e a cobertura (nível L0) mais adequadas. Como a grade de cobertura tem seus geocódigos expressos na base16h, o padrão DNGS recomenda que a cobertura tenha no máximo 16 células, garantindo geocódigos mais curtos para as suas células.

• 

  Brasil: projeção oficial IBGE/2016, cônica Albers.

• 

  Colômbia: projeção oficial IGAC/2020, cilíndrica Mercator.

Comparabilidade nos níveis superiores

Exceto pelo Vaticano, todos os países possuem cobertura L0 com lado maior que 100 km, de modo que dois países que adotam o padrão DNGS poderão comparar as informações contidas em células de grade de mesmo tamanho.

Brasil e Colômbia podem ter suas células comparadas a partir dos 524 km, valendo a comparabilidade para todas as escalas até 1 m.

• 

  Brasil: célula 7r da grade científica.

• 

  Colômbia: célula 9 da grade científica.

Diferentes geocódigos

Nos países onde os geocódigos "científicos" não podem ser adotados como "logísticos" por serem muito longos, comprime-se um pouco mais através da adaptação da notação base32. Perdem-se níveis hierárquicos, de modo que a nova notação logística e sua grade, serão subconjunto da grade e notação científicas.

Por exemplo na Colômbia a mesma célula pode ser expressa pelos dois tipos de geocódigo:

• Grade de 1 Km da OSMcodes-Logistica de Tunja, CO-15001~K
  onde "15001" é o código postal do município Tunja. Para habitantes de Tunja, por lo tanto o geocódigo tem 1 carácter, "K".

• Grade de 1 Km da OSMcodes-Cientifica, mesma célula,   CO+c3583v
  ou seja, 6 caracteres na grade científica.

A cada nível hierárquico corresponde uma grade.
A Grade Logística do município de Tunja (em amarelo a direita) é um subconjunto da Grade Científica.

Grade e Notação Científica

... por padrão a base16h deve ser adotada. Não há encurtamento por jurisdição (exceto em países onde a convenção dispense uso de reindexação).

Grade e Notação Logística

Faz uso de técnicas de encurtamento do geocódigo:

• Encurtamento por contexto: prefixos podem ser eliminados quando são conhecidos a priori e uma convenção garante que será subintendido. Por exemplo contexto do país.

• Prefixo mnemônico: no lugar de geocódigos arbitrários, pode-se fazer uso de abreviações padronizadas e mais fáceis de lembrar. Essa é a principal estratégia. Também proporciona (indiretamente) o encurtamento por contexto jurisdicional. Requer a reindexação do primeiro dígito depois da abreviação.

• Encurtamento por base maior: quando a base16h não é suficiente, pode-se fazer uso da base32.

A representação interna do geocódigo permanece a mesma, trata-se de um recurso apenas de "renderização" do geocódigo, para que fique mais legível para humanos.

Ver também osmc:Convenções/Coberturas municipais

Ver também

• osmc:Convenções/Decisões soberanas#Multifinalidade?
• osmc:Convenções/Sintaxe do OSMcode#Notação científica
• osmc:Convenções/Grade científica multifinalitária/Draft-explain - apoio para DANE da Colômbia.