Digital Earth: mô hình hiện đang định hình các thành phố dữ liệu của thế giới chúng ta

Anonim

Các thành phố thông minh ngày nay dựa vào các mạng: hàng nghìn thiết bị bán dẫn liên tục phát sóng điện từ (tần số ánh sáng và tần số vô tuyến) thông qua các vệ tinh viễn thông.

Một thể loại vệ tinh khác, được trang bị đặc biệt cho các quan sát Trái đất, đang đẩy nhanh một hình thức đô thị tiên tiến hơn: thành phố dữ liệu. Những cảnh giới này không chỉ thông minh và kết nối với nhau mà còn ngày càng phản ứng nhanh với các bằng chứng điện tử tiết lộ các tình huống và thách thức thực tế.

Trong các ấn phẩm khác nhau và một cuốn sách mới, Thành phố dữ liệu: Các vệ tinh đang biến đổi kiến ​​trúc và thiết kế như thế nào, tôi giải thích mô hình khoa học quan sát trái đất của thế kỷ này được định sẵn để biến đổi các tập quán truyền thống giữa các chuyên gia môi trường được xây dựng. Điều đó bao gồm các nhà khảo sát đất, kiến ​​trúc sư, kỹ sư, nhà thiết kế cảnh quan, nhà phát triển bất động sản, nhà xây dựng và nhà quy hoạch đô thị.

Làm thế nào để tất cả các dữ liệu vệ tinh ảnh hưởng đến thiết kế đô thị?

Về bản chất, nhiều thông tin chi tiết và chính xác hơn về các điều kiện môi trường địa phương sẽ được cung cấp cho các nhóm phát triển trước khi các khái niệm xây dựng mới được thiết kế. Điều này sẽ có nhiều thông tin hơn và ít lãng phí thời gian hơn các thói quen hiện tại. Hiện tại, các cơ quan lập kế hoạch xác định các đề xuất xây dựng dựa trên các báo cáo đánh giá tác động môi trường được chuẩn bị sau giai đoạn thiết kế.

Các kiến ​​trúc sư và kỹ sư đã chia sẻ việc xây dựng trên màn hình các mô hình thông tin tòa nhà. Họ nên được hưởng lợi từ việc có được thông tin cụ thể hơn về trang web sớm hơn so với thông thường. Điều này sẽ cho phép họ tính toán các tham số hữu ích hơn và nhận được các dự đoán hiệu suất chính xác hơn cho các tòa nhà và cảnh quan ảo của họ.

Các vệ tinh quan sát trái đất mang các hệ thống cảm biến và máy quét phản xạ các tín hiệu khác nhau đến và đi từ Trái đất. Các hệ thống này liên tục theo dõi và hiển thị nhiều điều kiện môi trường mà thông thường là vô hình đối với con người.

Một số đổi mới trong hình ảnh sat bao gồm: các mô hình chiếu sáng đường phố đáng tin cậy ánh xạ các thành phố khác nhau vào ban đêm; hình ảnh nhiệt (hồng ngoại) của nhiệt độ bề mặt và tổn thất năng lượng của các tòa nhà; và tổng quan độ phân giải cao của các khu vực bị ảnh hưởng bởi hạn hán, lũ lụt, hỏa hoạn, sự cố tràn hóa chất, phun trào, chiến tranh và các thảm họa khác.

Vệ tinh quan sát trái đất không phải là mới. Năm 1946, một máy ảnh trên tàu tên lửa V-2 (còn gọi là A-4) được phóng từ New Mexico đã chụp bức ảnh đầu tiên về Trái đất từ ​​không gian. Bản đồ thời tiết vệ tinh đầu tiên được phát qua các màn hình tivi đen trắng nhỏ vào năm 1960.

Ngày nay, hơn 650 vệ tinh quan sát Trái đất hoạt động ngoài bầu khí quyển của Trái đất. Một số quỹ đạo hành tinh để cho phép quét trong swathes. Những người khác giữ vị trí địa tĩnh trên các địa điểm cụ thể.

Những vệ tinh này cũng hoạt động ở những khoảng cách khác nhau từ Trái đất. Và chúng mang các loại thiết bị quét và cảm biến khác nhau. Kết quả là, họ tạo ra một loạt các độ phân giải hình ảnh, phong cách và tỷ lệ bao phủ mặt đất.

Các vệ tinh ghi lại các loại thông tin môi trường, tùy thuộc vào loại sóng của phổ điện từ được sử dụng. Những dữ liệu này được phân tích và xử lý bằng các thuật toán chính xác.

Một ví dụ phổ biến là trực quan hóa dữ liệu - thường là bản đồ video 2D hoặc 3D được ghi lại theo thời gian. Thông thường, màu sáng được áp dụng để làm nổi bật các điều kiện tương phản. Ví dụ, dữ liệu nhiệt độ được tô màu để hiển thị các đảo nhiệt trong thành phố. Điều tương tự cũng được thực hiện với dữ liệu bình xịt để mô tả các mô hình ô nhiễm carbon.

Vai trò của Úc trong việc này là gì?

Úc chưa bay vệ tinh. Nhưng vào tháng 7 năm 2018, nó đã ra mắt Cơ quan Vũ trụ Úc (ASA). Đứng đầu là cựu giám đốc CSIRO Megan Clark, nó có ngân sách ban đầu là 300 triệu đô la Úc.


Đọc thêm: Mười bài đọc cần thiết để cập nhật tin tức của Cơ quan Vũ trụ Úc


ASA đang hợp tác với Geoscience Australia (GA) trong chương trình trị giá 225 triệu đô la Úc để cải thiện độ chính xác định vị dữ liệu - đến 3cm ở các thành phố có vùng phủ sóng di động. 37 triệu đô la Úc khác sẽ được phát triển chương trình Digital Earth Australia để mô phỏng dữ liệu môi trường.

Digital Earth, thuật ngữ Al Gore đặt ra trong cuốn sách năm 1992 của ông, Earth in the Balance, là một chương trình khoa học quốc tế để sử dụng các hệ thống quan sát Trái đất để cập nhật tham vọng bản đồ cổ xưa để giới thiệu thế giới được biết đến như một và liên tục.

Giấc mơ này đã trở thành nhà vô địch có ảnh hưởng lớn nhất trong thế kỷ 20 bởi nhà khoa học Hoa Kỳ Richard Buckminster Fuller, với những khái niệm phát triển của ông cho Kế hoạch Thị trấn Thế giới Đại dương (1928), bản đồ Dymaxion (1943), Geometry (một quả cầu không gian điện tử khổng lồ, 1962 ) và cuốn sách của ông, Sổ tay vận hành cho tàu vũ trụ Trái đất (1969).

Đầu những năm 2000, NASA (World Wind) và Google (Google Earth) đã cho ra mắt những quả cầu ảo ảo đầu tiên được kích hoạt trên internet.

Năm 2005, các quốc gia lớn đã thành lập ban thư ký của Tập đoàn Quan sát Trái đất (GEO) tại Geneva để phát triển một hệ thống quản trị và truy cập trực tuyến trên toàn cầu cho dữ liệu không gian địa lý. Những dữ liệu này chủ yếu là từ các vệ tinh ở giai đoạn này.

Chương trình Hệ thống Quan sát Trái đất Toàn cầu (GEOSS) hiện có sự tham gia của hơn 200 chính phủ quốc gia, cơ quan dữ liệu của Liên Hợp Quốc và các tổ chức khoa học và phi chính phủ toàn cầu.

Đại diện của Úc về GEO là giám đốc bộ phận môi trường của Australia, Stuart Minchin. Làm việc với Minchin, một nhóm GA do Adam Lewis dẫn đầu đã sản xuất hệ thống Data Cube hàng đầu thế giới để phân tích nhanh chóng các chuỗi hình ảnh Landsat của Mỹ bao gồm 40 vùng vĩ độ và kinh độ của Úc.

Các nhà khoa học châu Âu hiện đang sử dụng phương pháp này để biên soạn một bản đồ xếp lớp dữ liệu về các khu định cư của con người trên khắp thế giới.

Một tiến bộ đáng chú ý khác trong mô hình đô thị đến từ sự hợp tác công tư giữa công ty tiếp thị dữ liệu của chính phủ Úc, PSMA và hai tập đoàn toàn cầu: nhà cung cấp hình ảnh vệ tinh DigitalGlobe và nhà cung cấp phần mềm kinh doanh Pitney Bowes Australia. Họ cung cấp hình ảnh trên không trực tuyến giàu thông tin của vùng ngoại ô Úc. Các cảm biến hồng ngoại đa năng và sóng ngắn trên các vệ tinh WorldView của DigitalGlobe được sử dụng để tạo ra những hình ảnh này.

Tùy chọn menu cho phép người dùng làm rõ dấu chân và chiều cao của các tòa nhà và cây cối, vật liệu mái và vị trí của bể bơi và các tấm pin mặt trời. PSMA thêm dữ liệu địa chính và dữ liệu đất đai khác của chính phủ, bao gồm các khu vực lô đất và địa chỉ đường phố. Điều này bao gồm hơn 15 triệu tòa nhà trên 7, 6 triệu km vuông.

Vậy con người phù hợp với thế giới này ở đâu?

Như Al Gore đã lưu ý vào năm 1992:

.

chưa ai biết làm thế nào để đối phó với khối lượng dữ liệu khổng lồ sẽ thường xuyên được chiếu xuống từ quỹ đạo.

Nhưng ông đã trích dẫn tầm quan trọng của máy móc học tập để cải thiện phương pháp của họ và cơ sở hạ tầng toàn cầu song song lớn - sử dụng chip và máy tính phân tán để xử lý thông tin với tốc độ nhanh hơn.

Nơi nào mọi người bước vào hệ thống thí điểm tự động này? Đó vẫn là moot.