Kur dzīvo cilvēki? Jaunā karte piedāvā vairāk detaļu nekā jebkad agrāk.

stilizētas kartes attēls Tehniķa kungs

Viens no svarīgiem ģeogrāfijas mērķiem ir novērtēt cilvēka klātbūtni un tās ietekmi uz planētas. Labs sākumpunkts ir saprast, kur cilvēki dzīvo.

Tas ir vieglāk pateikt nekā izdarīt. Pasaules iedzīvotāju skaits ir aptuveni 7 miljardi, no kuriem aptuveni puse dzīvo pilsētās. Daudzi uzņēmumi ar entuziasmu kartējuši modernās pilsētas un mazākas apdzīvotas vietas. Tādiem uzņēmumiem kā Google un Microsoft un pat atvērtā pirmkoda organizācijai OpenStreetMaps ir visaptverošas daudzu pasaules apgabalu kartes.

Taču šis darbs ir vērsts uz attīstīto pasauli, kur potenciālā peļņa ir vislielākā, un uz pilsētu teritorijām, kur cilvēku koncentrācija ir visaugstākā. Turklāt komerciālajām kartēm ir atšķirīga izšķirtspēja, un to pamatā ir komerciāli attēli, kuriem ir ļoti dārgi piekļūt.

Tāpēc ģeogrāfi jau sen ir izveidojuši savas apdzīvoto vietu kartes, kas ir precīzākas, globāli konsekventākas un brīvi pieejamas. Šīs kartes ir balstītas uz nekomerciāliem satelītu datiem un aptver visu planētu. Pirmā, no 1980. gadiem, bija aptuveni kilometra izšķirtspēja; jaunākajam iemiesojumam, ko sauc par globālo pilsētas pēdu, izšķirtspēja ir 12 metri, un tā pamatā ir 2012. gadā savāktie dati.

Protams, šīm kartēm ir savi ierobežojumi. Globālais pilsētas pēdas nospiedums ir balstīts uz radara attēliem, ko uzņēmuši pāris Vācijas satelīti ar nosaukumu TerraSAR-X un TanDEM-X. Viena problēma ir tā, ka blīvie meži radara datos izskatās ļoti līdzīgi apdzīvotām vietām, un atmosfēras apstākļi dažreiz var izkropļot attēlus.

Apdzīvoto vietu kartēm, kuru pamatā ir tikai optiskie dati, ir līdzīgi trūkumi. Piemēram, Eiropas Komisijas Kopīgā pētniecības centra izstrādātais globālais cilvēku apmetņu slānis ir balstīts uz 30 metru izšķirtspēju no satelīta Landsat-8. Šajos attēlos kaila augsne un smiltis dažkārt var tikt sajauktas ar apmetnēm, un arī tās var tikt izkropļotas vai aizēnotas atmosfēras apstākļu ietekmē.

Tāpēc ģeogrāfi ļoti vēlas augstākas izšķirtspējas karti, kas pārvarētu šīs problēmas un kas būtu visā pasaulē konsekventa un brīvi pieejama.

Ienāciet Mattia Marconcini un kolēģi no Vācijas Aviācijas un kosmosa centra Veslingā, kuri ir atklājuši globālu cilvēku apmetņu karti, kas detalizētāk un ar lielāku precizitāti parāda cilvēces pēdas nospiedumu nekā jebkad agrāk. Viņi savu karti sauc par World Settlement Footprint 2015 (attēlu uzņemšanas gads), un tā ir brīvi pieejama akadēmisko datu apmaiņas vietnē Figshare. (Datu kopums ir milzīgs!)

Pētnieki ir ieguldījuši ārkārtīgi daudz pūļu, lai samazinātu vai novērstu kļūdas, kas ir skārušas iepriekšējās kartes. Viņi to dara divos veidos.

Pirmkārt, lai apietu ekstrēmu vai neparastu laikapstākļu radītos traucējumus, viņi pētīja vairākus vienas un tās pašas vietas attēlus, kas uzņemti dažādos datumos, bet 2015. gada mērķa periodā.

Pēc tam viņi salīdzināja šos attēlus, pieņemot, ka cilvēku apmetnes laika gaitā mainās atšķirīgi no citiem virsmas elementiem, piemēram, mežiem, lauksaimniecības zemēm utt. Tas arī mazina ārkārtēju laika apstākļu ietekmi.

Otrkārt, viņi veica šo analīzi radara attēliem no Sentinel-1 radara satelīta un optiskajiem attēliem no Zemes novērošanas satelīta Landsat-8. Tādā veidā radara attēlu nepilnības tiek mazinātas ar optisko attēlu palīdzību un otrādi.

Kopumā komanda ir analizējusi vairāk nekā 300 000 Zemes virsmas attēlu, un tikai optiskie dati sasniedz 1,5 petabaitus. Visbeidzot, abi rezultāti ir pareizi apvienoti, saka Marconcini un kolēģi, piebilstot, ka šī ir pirmā reize, kad tiek veikta šāda veida dubultā analīze.

Protams, šo darbu nevar paveikt cilvēka acis. Tā vietā analīzes automātiski veic mašīnredzes algoritms, kas darbojas superdatorā Čehijas Republikā, un Google, izmantojot savu mākoņdatošanas platformu. Algoritms ir apmācīts pamanīt cilvēku apmetnes un atšķirt tās no citiem zemes izmantošanas veidiem.

Pastāv vēl viena būtiska atšķirība starp Pasaules norēķinu pēdas nospiedumu 2015. gadā un iepriekšējām kartēm. Lai nodrošinātu, ka apmetņu klasifikācija ir precīza, pētnieki izmantoja cilvēku pūļa avotus, lai pārbaudītu 900 000 nejauši izvēlētu apgabalu kopumu, salīdzinot ar patiesības datiem.

Interesanti, ka šie dati ir Google Earth attēli, kuru izšķirtspēja svārstās no 1,5 metriem optiskajiem satelīta attēliem līdz tikai 15 centimetriem gaisa datiem. Šos komerciālos attēlus nevar izmantot, lai izveidotu karti, jo tas ir pārāk dārgs.

Marconcini un kolēģi raksturo šāda veida apstiprināšanu kā nebijušu.

Rezultāts ir karte ar cilvēces pēdas nospiedumu uz visas planētas (izņemot Antarktīdu) ar nepieredzētu precizitāti un konsekvenci. Tomēr joprojām pastāv daži ierobežojumi. Kartes izšķirtspēja ir 10 metri, tāpēc ir grūti pamanīt nelielas struktūras, piemēram, būdiņas, nojumes un teltis vai mājokļus, ko aizsargā ievērojama lapotne. Tāpēc tas nav piemērots nomadiem vai ikvienam, kas dzīvo nelielā, izolētā mājoklī.

Tomēr Markončīni un kolēģi ir izveidojuši vērtīgu darbu, kas palīdzēs demogrāfiem, sociologiem, ekonomistiem un daudziem citiem pētniekiem labāk izprast cilvēku apmetnes un to ietekmi.

Viņi saka, ka cilvēku apmetnes ir lielākās daļas vides un sabiedrības pārmaiņu cēlonis un sekas uz Zemes. Šim darbam vajadzētu palīdzēt saprast, kā.

Atsauce: arxiv.org/abs/1910.12707 : Cilvēku dzīves vietas izklāsts — Pasaules apmetņu pēdas nospiedums 2015. gadā

paslēpties