Ο πρώτος τρισδιάστατος χάρτης όλων των κτιρίων του κόσμου

Ερευνητές στο Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Μονάχου (TUM) παρουσίασαν το GlobalBuildingAtlas, τον πρώτο τρισδιάστατο χάρτη υψηλής ανάλυσης όλων των κατασκευών του κόσμου.

Ο άτλαντας χαρτογραφεί 2,75 δισεκατομμύρια κτίρια σε 3D μορφή, προσφέροντας ανάλυση τριάντα φορές πιο λεπτομερή από προηγούμενες προσπάθειες.

Συντεταγμένος από δορυφορικές εικόνες που χρονολογούνται από το 2019, ο χάρτης αποτυπώνει ακριβώς πού ζουν οι άνθρωποι και πώς τα κτίριά τους υψώνονται και απλώνονται σε όλες τις ηπείρους. Κάθε κτίριο εμφανίζεται ως μοντέλο 3 επί 3 μέτρων, αρκετά λεπτομερές για να εκτιμηθεί το ύψος, ο όγκος και η χωρική σχέση του με τους γείτονές του.

«Με τα τρισδιάστατα μοντέλα, βλέπουμε όχι μόνο το αποτύπωμα αλλά και τον όγκο κάθε κτιρίου, επιτρέποντας πολύ πιο ακριβείς πληροφορίες σχετικά με τις συνθήκες διαβίωσης», δήλωσε ο καθηγητής Xiaoxiang Zhu που διευθύνει την Έδρα Επιστήμης Δεδομένων στην Παρατήρηση της Γης στο TUM και ηγήθηκε του έργου.

Η κλίμακα του εγχειρήματος είναι εκπληκτική. Προηγούμενοι παγκόσμιοι χάρτες κτιρίων κατέγραψαν περίπου 1,7 δισεκατομμύριο κατασκευές. Το νέο σύνολο δεδομένων ανεβάζει αυτόν τον αριθμό στα 2,75 δισεκατομμύρια. Ενενήντα επτά τοις εκατό των κτιρίων αναπαρίστανται ως μοντέλα Level of Detail 1 (LoD1) – απλοποιημένες τρισδιάστατες μορφές που αποτυπώνουν τη γεωμετρία και το υψόμετρο κάθε κατασκευής.

Η έρευνα, που δημοσιεύτηκε στο Earth System Science Data την 1η Δεκεμβρίου, είναι το αποκορύφωμα ετών εργασίας συνδυάζοντας δεδομένα από πολλαπλούς δορυφόρους. Τα δεδομένα επεξεργάστηκαν μέσω αλγορίθμων εκπαιδευμένων να διακρίνουν στέγες από δρόμους, δέντρα και έδαφος.

Εμφάνιση κτιρίων στη Νέα Υόρκη (Μεγέθυνση) 

Το έργο είναι ανοιχτό στο κοινό. Οποιοσδήποτε μπορεί να το εξερευνήσει online, κάνοντας zoom από μια προοπτική σε επίπεδο ηπείρου μέχρι μια μεμονωμένη γειτονιά, ακόμη και απομακρυσμένα χωριά. Οι χρήστες μπορούν να εισάγουν μια συγκεκριμένη διεύθυνση για να δουν την τοποθεσία και το υψόμετρο ενός κτιρίου στον διαδραστικό χάρτη.

«Οι τρισδιάστατες πληροφορίες κτιρίων παρέχουν μια πολύ πιο ακριβή εικόνα της αστικοποίησης και της φτώχειας από τους παραδοσιακούς δισδιάστατους χάρτες», δήλωσε ο Zhu. Η ομάδα εισάγει έναν νέο παγκόσμιο δείκτη: τον όγκο κτιρίων ανά κάτοικο, τη συνολική μάζα κτιρίων σε σχέση με τον πληθυσμό. Το μέτρο αυτό στέγασης και υποδομών αποκαλύπτει κοινωνικές και οικονομικές ανισότητες.

Ο δείκτης θα μπορούσε να αναδιαμορφώσει τον τρόπο παρακολούθησης των ανισοτήτων. Οι πιο εύπορες περιοχές τείνουν να έχουν μεγαλύτερους όγκους κτιρίων ανά άτομο – ευρύχωρα σπίτια, φαρδύτερους δρόμους, ψηλότερες κατασκευές. Πυκνοκατοικημένες περιοχές χαμηλού εισοδήματος συχνά δείχνουν το αντίθετο.

Κυβερνήσεις και ανθρωπιστικές οργανώσεις μπορούν να εντοπίσουν πού οι ελλείψεις στέγασης είναι πιο έντονες, πού οι δημόσιες υπηρεσίες βρίσκονται υπο πίεση, ή πού οι άτυποι οικισμοί επεκτείνονται ταχύτερα. «Τα τρισδιάστατα δεδομένα κτιρίων παρέχουν μια ακριβή βάση για τον σχεδιασμό και την παρακολούθηση της αστικής ανάπτυξης», δήλωσε ο Zhu. «Επιτρέπει στις πόλεις να λάβουν στοχευμένα μέτρα για τη δημιουργία συμπεριληπτικών και δίκαιων συνθηκών διαβίωσης».

Για δεκαετίες, τα παγκόσμια σύνολα δεδομένων κτιρίων έδιναν μεγάλη έμφαση στα πλούσια έθνη. Οι δορυφορικές εικόνες από την Ευρώπη, τη Βόρεια Αμερική και την Ανατολική Ασία ήταν άφθονες, ενώ τα δεδομένα από την Αφρική, τη Νότια Αμερική και τη Νοτιοανατολική Ασία παρέμειναν αραιά.

Η ομάδα του TUM έδωσε προτεραιότητα στην ένταξη. Οι αλγόριθμοί τους γέμισαν κενά σε αγροτικές και προηγουμένως υποχαρτογραφημένες περιοχές, διορθώνοντας προκαταλήψεις που μαστίζουν εδώ και καιρό τα δεδομένα παρατήρησης της Γης. Το αποτέλεσμα είναι μια πραγματικά παγκόσμια εικόνα – από τους πύργους του Μανχάταν μέχρι τα αγροτόσπιτα της Κένυας.

Πέρα από τις αστικές μελέτες, το σύνολο δεδομένων έχει άμεσες επιπτώσεις για το μεταβαλλόμενο κλίμα του πλανήτη. Τα κτίρια ευθύνονται για σχεδόν το 40% των παγκόσμιων εκπομπών CO₂. Η γνώση του ύψους, της πυκνότητας και της κατανομής τους μπορεί να βελτιώσει τα μοντέλα ενεργειακής ζήτησης και παραγωγής αερίων του θερμοκηπίου.

Το GlobalBuildingAtlas έρχεται τη στιγμή που το αποτύπωμα της ανθρωπότητας επεκτείνεται ταχύτερα από ποτέ. Μέχρι το 2050, σχεδόν επτά στους δέκα ανθρώπους θα ζουν σε πόλεις. Ο άτλαντας ενδυναμώνει την ανοιχτή επιστήμη – οποιοσδήποτε μπορεί να κατεβάσει τα δεδομένα και τον κώδικα από το GitHub, να εξερευνήσει τη δική του γειτονιά, ή να χρησιμοποιήσει τις πληροφορίες για να μελετήσει πώς εξελίσσονται οι πόλεις.

Για τον Zhu, η δουλειά μόλις ξεκινά. Τα επόμενα βήματα περιλαμβάνουν την ενσωμάτωση χρονικών δεδομένων για να δείξουν πώς το δομημένο περιβάλλον αλλάζει με την πάροδο του χρόνου.