Digital Earth:paradigmet, der nu former vores verdens databyer

Nutidens smarte byer er afhængige af netværk:squillioner af halvlederenheder, der konstant pulserer elektromagnetiske bølger (lys og radiofrekvenser) gennem telekommunikationssatellitter.

En anden genre af satellitter, udstyret specielt til jordobservationer, accelererer en mere avanceret form for urbanisme:databyer. Disse riger er ikke kun "smarte og forbundet", men reagerer også i stigende grad på elektroniske beviser, der afslører virkelige situationer og udfordringer.

I forskellige publikationer og en ny bog, Databyer:Hvordan satellitter transformerer arkitektur og design, Jeg forklarer, hvordan dette århundredes jordobservationsvidenskabelige paradigme er bestemt til at transformere traditionel praksis blandt fagfolk i byggemiljøer. Det inkluderer landinspektører, arkitekter, ingeniører, landskabsdesignere, ejendomsudviklere, bygherrer og byplanlæggere.

Hvordan påvirker alle satellitdata bydesign?

I det væsentlige, meget mere detaljeret og præcis information om lokale miljøforhold vil blive leveret til udviklingsteams, før nye byggekoncepter designes. Dette burde være mere informativt og mindre tidsspilde end de nuværende rutiner. På nuværende tidspunkt planmyndighederne fastlægger byggeforslag baseret på udarbejdede miljøkonsekvensvurderingsrapporter efter designfasen.

Arkitekter og ingeniører deler allerede konstruktionen af ​​bygningsinformationsmodeller på skærmen. De bør have gavn af at indhente mere stedspecifik information tidligere, end det nu er normalt. Dette ville give dem mulighed for at beregne mere nyttige parametre, og modtage mere præcise præstationsforudsigelser, for deres virtuelle bygninger og landskaber.

Jordobservationssatellitter bærer sensor- og scannersystemer, der sender forskellige signaler til og fra Jorden. Disse systemer overvåger og viser konstant mange miljøforhold, som normalt er usynlige for mennesker.

Nogle nyskabelser inden for sat-billeddannelse omfatter:mønstrene for gadebelysning, der pålideligt kortlægger forskellige byer om natten; termo-billeddannelse (infrarød) af overfladetemperaturer og energitab i bygninger; og højopløselige oversigter over områder ramt af tørke, oversvømmelse, brande, kemikaliespild, udbrud, krige og andre katastrofer.

Jordobservationssatellitter er ikke nye. I 1946, et kamera ombord på et V-2 (alias A-4) missil afsendt fra New Mexico tog det første billede af Jorden fra rummet. Det første satellitvejrkort blev udsendt gennem små sort-hvide tv-skærme i 1960.

I dag, mere end 650 jordobservationssatellitter opererer uden for Jordens atmosfære. Nogle kredser om planeten for at tillade scanning i skår. Andre holder geostationære positioner over bestemte steder.

Disse satellitter opererer også i forskellige afstande fra Jorden. Og de bærer forskellige typer scannings- og føleudstyr. Som resultat, de producerer en bred vifte af billedopløsninger, stilarter og skalaer af jorddækning.

Satellitterne optager forskellige former for miljøinformation, afhængig af hvilke bølger af det elektromagnetiske spektrum, der anvendes. Disse data analyseres og behandles ved hjælp af præcise algoritmer.

Et almindeligt eksempel er datavisualiseringer - ofte 2-D eller 3-D videokort optaget over tid. Typisk, lyse farver anvendes for at fremhæve kontrastforhold. For eksempel, temperaturdata er farvelagt for at vise varmeøer i byer. Det samme gøres med aerosoldata for at afbilde mønstre for kulstofforurening.

Hvad er Australiens rolle i dette?

Australien flyver ikke satellitter endnu. Men i juli 2018 lancerede den Australian Space Agency (ASA). Ledet af den tidligere CSIRO-direktør Megan Clark, det har et oprindeligt budget på A$300 millioner.

ASA arbejder sammen med Geoscience Australia (GA) på et A$225 millioner-program for at forbedre datapositioneringsnøjagtigheden – til 3 cm i byer med mobildækning. Yderligere A$37 millioner går til at udvikle Digital Earth Australia-programmet til miljødatasimuleringer.

Digital Jord, et udtryk Al Gore opfandt i sin bog fra 1992, Jorden i balancen, er en international videnskabelig dagsorden for at bruge jordobservationssystemer til at opdatere den ældgamle kartografiambition om at "præsentere den kendte verden som én og kontinuerlig".

Denne drøm blev forkæmpet mest indflydelsesrigt i det 20. århundrede af den amerikanske videnskabsmand Richard Buckminster Fuller, med hans udviklende koncepter for en Air-Ocean World Town Plan (1928), Dymaxion kort (1943), Geoscope (en gigantisk elektronisk rumrammeklode, 1962) og hans bog, Betjeningsvejledning til rumskibet Jorden (1969).

I begyndelsen af ​​2000'erne, NASA (World Wind) og Google (Google Earth) lancerede de første internetaktiverede "virtuelle glober".

I 2005, store nationer etablerede Group on Earth Observations (GEO)-sekretariatet i Genève for at udvikle et globalt netværksforbundet administration og onlineadgangssystem til geospatiale data. Disse data er hovedsageligt fra satellitter på dette stadium.

Programmet Global Earth Observations System of Systems (GEOSS) involverer nu mere end 200 nationale regeringer, FN's databureauer, og globale videnskabs- og ikke-statslige organisationer.

Australiens repræsentant på GEO er Geoscience Australias miljøafdelingschef, Stuart Minchin. Arbejder med Minchin, et GA-team ledet af Adam Lewis producerede det verdensførende Data Cube-system til hurtig analyse af tidsseriestabler af amerikanske Landsat-billeder, der dækker Australiens mere end 40 zoner af bredde- og længdegrad.

Europæiske videnskabsmænd bruger nu denne metode til at kompilere et datalag kort over menneskelige bosættelser rundt om i verden.

Et andet bemærkelsesværdigt fremskridt inden for bymodellering kommer fra et offentligt-privat partnerskab mellem den australske regerings datamarkedsføringsvirksomhed, PSMA, og to globale virksomheder:den amerikanske leverandør af satellitbilleder DigitalGlobe og leverandøren af ​​forretningssoftware Pitney Bowes Australia. De tilbyder informationsrige online luftbilleder af australske forstæder. Multispektrale og kortbølgede infrarøde sensorer ombord på DigitalGlobes WorldView-satellitter bruges til at skabe disse billeder.

Menuindstillinger gør det muligt for brugere at tydeliggøre fodspor og højder af bygninger og træer, tagmaterialer, og placeringer af swimmingpools og solpaneler. PSMA tilføjer matrikulære og andre statslige jorddata, herunder grundarealer og vejadresser. Dette dækker mere end 15 millioner bygninger over 7,6 millioner kvadratkilometer.

Så hvor passer folk ind i denne verden?

Som Al Gore bemærkede i 1992:"... ingen ved endnu, hvordan de skal klare de enorme mængder data, der rutinemæssigt vil blive sendt ned fra kredsløb."

But he cited the importance of machines learning to improve their methods and a global infrastructure of massive parallelism—using dispersed chips and computers to process information at faster speeds.

Where do people step into this auto-piloting system? That remains moot.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.