NASA Web WorldWind : visualization tool for multidimensional environmental variables

In this work of thesis, we presented a Web application created using the NASA Web WorldWind framework. NASA Web WorldWind is a Web Virtual Globe, which runs in any modern browser thanks to JavaScript and HTML5. It born to visualize geospatial data, such as satellite images and environmental data. Although it comes with a well comprehensive set of APIs (Application Programming Interface) to customize the globe, and thus, it offers several ways to enrich the globe and extend its functionalities. Nowadays as an individual, we generate a large volume of data, specifically geographic ones. Several ways of collecting, visualizing and analyzing data arose in the last few years. To face with the necessity of visualizing, storing and analyzing these data, we developed a whole system permitting to handle in a proper way various datasets. We, thus, tested the application with some sample datasets, coming from different areas. We created a use case for telecommunication data, using as sample data from “Telecom Italia Big Data Challenge” 2015. In this case, we demonstrated how call records, SMSs, and internet usage can be shown on a Virtual Globe and, we also presented, possible analysis that could be done. Another case study we created, refers to the city of Turin, showing data gathered from weather stations. Here we created a customized grid, generated from a QuadTree algorithm to implement a suitable model. A different use case shows some geological data, representing a three-dimensional model of Chalk deposits in West Thurrock. And finally we illustrate how we can connect to an external database in real-time to retrieve any kind of data, and as use case we retrieved the average land temperature, available for the whole globe, during the year 2014. Moreover, all available standard WMSs (Web Map Services) and WCSs( Web Coverage Services) can be connected to enrich the context of data. Data visualization is provided together with summary statistics, such as minimum, maximum, average, standard deviation, range and correlation between two variables in the dataset. This approach allows an easy and interactive way to browse the data, keeping them in their real geospatial context and providing at the same time basic statistical analysis, useful for their exploration. The developed tool is multipurpose and can show several kinds of data. For this reason, in this work of thesis we presented several use cases to show how the application can be applied to different datasets.

In questo lavoro di tesi, presentiamo un’applicazione Web creata usando il framework NASA Web WorldWind. Esso è un globo virtuale, che può essere visualizzato su qualsiasi browser moderno grazie alle tecnologie JavaScript e HTML5. Web WorldWind è nato per visualizzare dati geospaziali, quali immagini satellitari e variabili ambientali. Nonostante ciò, viene fornito con un vasto set di API (Application Programming Interface) per personalizzare le funzionalità, e quindi offre diversi modi per arricchire il globo virtuale ed estendere le sue caratteristiche di base. Al giorno d’oggi, come individui, generiamo un grande volume di dati, specialmente geografici. La necessità di trovare modi diversi di collezionare, visualizzare ed analizzare dati, è emersa principalmente negli ultimi anni. Per far fronte a questa necessità, abbiamo sviluppato un intero sistema che permette di gestire in modo opportuno diversi set di dati. Abbiamo quindi testato l’applicazione con diverse tipologie di datasets, provenienti da diverse aree. Abbiamo creato un caso d’uso per dati di telecomunicazione, usando come esempio i dati provenienti dal “Telecom Italia Big Data Challenge” del 2015. In questo caso, abbiamo dimostrato come record di chiamate, SMS ed uso di internet, possano essere visualizzati su un globo virtuale, ed abbiamo anche presentato possibili analisi che possono essere effettuate. Un altro caso di studio che abbiamo creato si riferisce alla città di Torino, dove mostriamo dei dati raccolti da diverse stazioni metereologiche. In questo esempio, abbiamo creato una griglia personalizzata, rappresentata da una struttura QuadTree, generata da un algoritmo apposito che implementa un modello appropriato. Un differente caso d’uso mostra alcuni dati geologici, mostrando un modello tridimensionale di depositi di gesso a West Thurrock. Infine, illustriamo come abbiamo sviluppato un sistema per connetterci ad un database esterno in tempo reale per ottenere svariati tipi di dati. Come caso di esempio abbiamo usato dei dati contenenti informazioni sulla temperatura del terreno, disponibile per l’anno 2014, con una copertura globale. Inoltre, tutti gli standard WMSs (Web Map Services) e WCSs (Web Coverage Services) possono essere aggiunti alla nostra applicazione per arricchire il contesto in cui i dati vengono visualizzati. La visualizzazione dei dati viene fornita insieme a statistiche, quali minimo, massimo, media, deviazione standard, intervalli dei valori e correlazione tra due variabili in un set di dati. Questo approccio permette un metodo facile ed interattivo per navigare attraverso dei dati, mantenendoli nel loro contesto geospaziale e fornendo allo stesso tempo statistiche di base, utili per la loro esplorazione. Lo strumento sviluppato ha diverse funzionalità e può mostrare diverse tipologie di dati. Per questo motivo, in questo lavoro di tesi, abbiamo presentato diversi casi d’uso per mostrare come l’applicazione può funzionare con svariate tipologie di dati.