Около половината от световното население живее в градовете
(снимка: CCO Public Domain)
Една от важните цели на географията е да се оценява човешкото присъствие и неговото въздействие върху цялата планета. Добра отправна точка е да се знае къде действително живеят хората.
Лесно е да се каже, не толкова лесно – да се направи. Населението в световен мащаб е около 7 милиарда души. Около половината живеят в градовете. Много изследователи и немалко компании са картографирали с ентусиазъм съвременните градове и по-малките населени места. Такива като Google и Microsoft и дори отвореният проект OpenStreetMaps разполагат с изчерпателни карти на много области на света.
Но всички тези карти са „насочени” към развития свят – местата, където потенциалните печалби са най-големи, и върху градските райони, където концентрацията на хората е най-висока.
Затова географите си правят свои карти на човешки селища, които са по-точни, глобално съвместими и свободно достъпни. Тези карти са базирани на нетърговски сателитни данни и обхващат цялата планета. Първата такава карта от 80-те години на миналия век има разделителна способност около километър; най-новото „издание”, наречено Global Urban Footprint, има разделителна способност 12 метра и се основава на данни, събрани през 2012 г.
Ограничения
Тези карти имат своите ограничения, разбира се. Global Urban Footprint се основава на радарни изображения, направени от двойка немски сателити, наречени TerraSAR-X и TanDEM-X. Един от проблемите е, че гъстите гори изглеждат много подобно на населените места що се касае до радарни данни. От друга страна атмосферните условия понякога могат да изкривят изображенията.
Картите на селищата, базирани единствено на оптични данни, имат подобни недостатъци. Например, „глобалната карта на населените места” – изготвена от Съвместния изследователски център на Европейската комисия – се основава на 30-метрова резолюция от спътника Landsat-8. В тези изображения голата почва и пясъкът понякога могат да бъдат объркани със селища и да бъдат изкривени или затъмнени от атмосферни условия.
Географите обаче искат карта, на която да разчитат – с по-висока разделителна способност, без описаните проблеми – и свободно достъпна и еднакво добре развита за всички части на света.
Най-точната карта
Матия Маркончини и колегите й от Германския аерокосмически център в Уеслинг са разработили глобална карта на земята, която показва отпечатъка на човечеството по-подробно и с по-голяма точност от всякога. Наричат своята карта World Settlement Footprint 2015 (2015 е годината, в която са направени изображенията) и тя е свободно достъпна от академичния уебсайт за споделяне на данни Figshare. Изследователите са положили изключителни усилия, за да сведат до минимум или премахнат грешките, поради които по-ранните карти са били неточни. Как?
Глобална карта на земята показва подробно отпечатъка на човечеството
(екранна снимка: Urban TEP)
Първо, за да заобиколят изкривяванията, причинени от екстремно или необичайно време, учените са проучили няколко изображения на едно и също място, направени на различни дати, но в рамките на целевия период – 2015 година. След това те сравнили тези изображения, стъпвайки на предположението, че с течение на времето човешкото население се променя по начин, различен от начина, по който с течение на времето се изменят другите повърхностни характеристики като гори, земеделски земи и т.н. Това също смекчава и последиците от екстремните метеорологични събития.
Второ, учените извършили анализ на радарни изображения от сателита Sentinel-1 и оптични изображения от наблюдателния спътник Landsat-8. По този начин недостатъците на радарните изображения са смекчени чрез оптичните изображения и обратното.
Като цяло екипът е анализирал над 300 000 изображения на земната повърхност. Само оптичните данни са в размер на 1,5 петабайта, разказва MIT Technology Review. „Накрая изходните данни бяха комбинирани”, казват учените от екипа на Маркончини и добавят, че това е първият път, когато се прави подобен „двоен анализ”.
Разбира се, подобна работа не може да бъде извършена само от човешки очи. Вместо това анализите се направени автоматично от алгоритъм за машинно зрение, работещ върху суперкомпютър в Чешката република и чрез платформата за облачни изчисления на Google. Алгоритъмът е обучен да разпознава човешките селища и да ги разграничава от другите видове земеползване.
Безпрецедентно валидиране
Има още една важна разлика между World Settlement Footprint 2015 и всички предишни географски карти. За да гарантират, че класификацията на селищата е точна, изследователите са използвали „човешки краудсорсинг”, за да проверят набор от 900 000 произволно подбрани области, сравнявайки ги с „наземни данни за истината”. Интересното е, че тези данни са изображения от Google Earth, които имат разделителна способност, варираща от 1,5 метра за оптични сателитни снимки до едва 15 сантиметра при въздушните данни.
Маркончини и колегите й описват този вид валидиране като „безпрецедентен”. Резултатът е карта на „отпечатъка” на човечеството върху цялата планета (с изключение на Антарктида) с безпрецедентна точност и последователност.
Все още има някои ограничения. Картата е с резолюция 10 метра, което затруднява забелязването на малки структури като бараки, навеси и палатки или жилища, защитени от значителен обем зеленина. Така че картата не отчита много точно селищата на номадите или пък хората, които обитават малки, отдалечени и изолирани жилища.
Независимо от това може да се каже, че налице е първата най-точна карта на населението на света – която ще помогне на демографи, социолози, икономисти и всякакъв вид други изследователи да разберат по-добре човешките селища и тяхното въздействие върху света.
„Човешките селища са причина и следствие от повечето промени в околната среда и обществото на Земята”, казват учените. Новата карта има потенциала да помогне на всички учени по света да разбират по-добре и проследяват тези промени.