- Το GlobalBuildingAtlas είναι ο πιο λεπτομερής τρισδιάστατος χάρτης κτιρίων που έχει κατασκευαστεί ποτέ, καλύπτοντας περίπου 2.75 δισεκατομμύρια κατασκευές σε ανάλυση 3×3 m.
- Το έργο συνδυάζει 800,000 δορυφορικές εικόνες από το 2019 με δεδομένα βαθιάς μάθησης και εκπαίδευσης LiDAR από 168 πόλεις για την εκτίμηση του αποτυπώματος, του ύψους και του όγκου των κτιρίων.
- Τα αποτελέσματα αποκαλύπτουν έντονες παγκόσμιες αντιθέσεις: Η Ασία κατέχει σχεδόν το ήμισυ όλων των κτιρίων, ενώ μια νέα μέτρηση, ο όγκος κατασκευής ανά κάτοικο, αποκαλύπτει σημαντικές ανισότητες.
- Το ανοιχτό σύνολο δεδομένων υποστηρίζει τον πολεοδομικό σχεδιασμό, τα κλιματικά και ενεργειακά μοντέλα, την αξιολόγηση του κινδύνου καταστροφών, ακόμη και τις έρευνες για τη διαφθορά και τη διακυβέρνηση στις αστικές περιοχές.
Ο πλανήτης έχει αποκτήσει αθόρυβα ένα εξαιρετικό νέο επίπεδο πληροφοριών: ένα παγκόσμιος τρισδιάστατος χάρτης 2.75 δισεκατομμυρίων κτιρίων, καλύπτοντας περίπου το 97% όλων των ανθρωπογενών κατασκευών στη Γη. Από τις εκτεταμένες περιοχές με ουρανοξύστες στην Κίνα μέχρι τα διάσπαρτα αγροτικά σπίτια στο Σαχέλ, σχεδόν κάθε στέγη έχει μετατραπεί σε ένα μετρήσιμο αντικείμενο σε τρεις διαστάσεις.
Πίσω από αυτό το κατόρθωμα βρίσκεται GlobalBuildingAtlas, ένα τεράστιο ανοιχτό σύνολο δεδομένων που ανακατασκευάζει το ύψος, το αποτύπωμα και τον όγκο σχεδόν κάθε κτιρίου χρησιμοποιώντας δορυφορικές εικόνες και μηχανική μάθηση. Αντί να είναι απλώς μια λαμπερή οπτικοποίηση, το έργο τοποθετείται ως ένα θεμελιώδες εργαλείο για πολεοδομία, κλιματική και ενεργειακή μοντελοποίηση, αξιολόγηση κινδύνου καταστροφών και κοινωνική έρευνα σε πραγματικά πλανητική κλίμακα.
Τι ακριβώς είναι ο τρισδιάστατος χάρτης 2.75 δισεκατομμυρίων κτιρίων;
Στον πυρήνα του, το GlobalBuildingAtlas είναι ένα παγκόσμιο απόθεμα κτιρίων σε 3D, που παράγεται σε χωρική ανάλυση 3 × 3 μέτρα. Κάθε χαρτογραφημένη δομή αναπαρίσταται τόσο ως δισδιάστατο αποτύπωμα στο έδαφος και ως απλοποιημένη Τρισδιάστατο μπλοκ με εκτιμώμενο ύψος, επιτρέποντας στους ερευνητές να υπολογίσουν την επιφάνεια δαπέδου, τον όγκο και το πόσο πυκνές ή αραιές είναι στην πραγματικότητα οι δομημένες περιοχές.
Σύμφωνα με την ομάδα, ο άτλας περιέχει 2.75 δισεκατομμύρια πολύγωνα κτιρίωνΓια περίπου 2.68 δισεκατομμύρια από αυτούς (περίπου 97%), τα δεδομένα φτάνουν σε αυτό που είναι γνωστό ως Επίπεδο Λεπτομέρειας 1 (LoD1): γεωμετρικά απλοποιημένα συμπαγή μπλοκ που αποτυπώνουν το βασικό σχήμα και την όψη κάθε κτιρίου. Δεν πρόκειται για λεπτομέρεια σε αρχιτεκτονικό επίπεδο, αλλά είναι αρκετά ακριβές για να τροφοδοτήσει αριθμητικά μοντέλα, προσομοιώσεις και συστήματα τεχνητής νοημοσύνης που χρειάζονται συνεπή παγκόσμια κάλυψη.
Σε σύγκριση με προηγούμενα παγκόσμια σύνολα δεδομένων κτιρίων, τα οποία έφταναν περίπου τα 1.7 δισεκατομμύρια κατασκευές, ο νέος χάρτης προσθέτει πάνω από ένα δισεκατομμύριο επιπλέον κτίρια και παρέχει πολύ πιο λεπτομερή ανάλυση. Η χωρική λεπτομέρεια περιγράφεται έως και 30 φορές υψηλότερα από ορισμένες από τις πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες προηγούμενες απογραφές, ιδίως σε περιοχές που ελάχιστα αντιπροσωπεύονταν πριν.
Αυτή η αυξημένη κάλυψη έχει σημασία επειδή παλαιότερα ελλιπώς χαρτογραφημένες περιοχές, όπως μεγάλα τμήματα της Αφρικής, της Νότιας Αμερικής και της αγροτικής Ασίας τώρα εμφανίζονται με ένα επίπεδο λεπτομέρειας παρόμοιο με αυτό που παραδοσιακά προορίζεται για την Ευρώπη ή τη Βόρεια Αμερική. Με άλλα λόγια, ο άτλας δεν είναι απλώς μεγαλύτερος, αλλά και πιο γεωγραφικά ισορροπημένος.
Έξι έως επτά χρόνια εργασίας: πώς δημιουργήθηκε ο παγκόσμιος τρισδιάστατος χάρτης
Η δημιουργία ενός τρισδιάστατου μοντέλου σχεδόν κάθε κτιρίου στον πλανήτη δεν ήταν θέμα εκτέλεσης ενός μόνο αλγορίθμου. Το έργο διήρκεσε περίπου έξι έως επτά χρόνια ανάπτυξης, συνδυάζοντας την δορυφορική τηλεπισκόπηση, τη βαθιά μάθηση και ένα συνονθύλευμα συνόλων δεδομένων αναφοράς που παρέχονται από διάφορες πρωτοβουλίες χαρτογράφησης και δημόσιους φορείς.
Η ραχοκοκαλιά του έργου είναι εικόνες από Ανακλαστικότητα επιφάνειας PlanetScope, ένας αστερισμός εμπορικών δορυφόρων που απεικονίζουν τη Γη περίπου σε 3 μέτρα ανά pixelΓια αυτόν τον άτλαντα, οι ερευνητές συνέλεξαν και επεξεργάστηκαν περίπου 800,000 δορυφορικές σκηνές, κυρίως από το 2019 και συμπληρώθηκε σε λίγες περιπτώσεις με δεδομένα του 2018, επιλέγοντας προσεκτικά εικόνες που ήταν σε μεγάλο βαθμό απαλλαγμένες από σύννεφα και ατμοσφαιρικές διαταραχές.
Αυτές οι σκηνές δεν ήταν απλώς στοιβαγμένες. Διορθώθηκαν ορθογωνικά και ατμοσφαιρικά, έτσι ώστε κάθε pixel να αντιστοιχεί σε ένα ακριβές κομμάτι εδάφους και να αντανακλά τις ιδιότητες της επιφάνειας, αντί για θολούρα ή αντικείμενα φωτισμού. Στη συνέχεια, η ομάδα ένωσε αυτό το τεράστιο αρχείο σε ένα παγκόσμιο μωσαϊκό, επιλέγοντας, pixel προς pixel, την πιο καθαρή παρατήρηση για κάθε τοποθεσία.
Για να επικεντρώσουν την επεξεργαστική ισχύ εκεί που οι άνθρωποι κατασκευάζουν, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα προηγούμενο προϊόν, το Παγκόσμιο Αστικό Αποτύπωμα, για τον εντοπισμό πλακιδίων που είναι πιθανό να περιέχουν οικισμούς. Μόνο αυτά τα τμήματα πέρασαν από τον επόμενο αγωγό ανίχνευσης κτιρίων, μειώνοντας τον υπολογισμό, ενώ παράλληλα καταγράφηκαν απομονωμένοι οικισμοί και μικρές πόλεις.
Μία από τις πιο δύσκολες προκλήσεις ήταν να διακρίνουν πραγματικά κτίρια από άλλα φωτεινά ή δομημένα αντικείμενα όπως φαίνεται από το διάστημα—όπως δρόμοι, γκρεμοί, βιομηχανικές υποδομές ή στεγανά δέντρων. Η ομάδα ανέπτυξε μια ροή εργασίας πολλαπλών βημάτων για την ανίχνευση, τη βελτίωση και τελικά τη μετατροπή πιθανών κτιρίων σε χρησιμοποιήσιμα διανυσματικά αποτυπώματα.
Από εικονοστοιχεία δορυφόρων έως μεμονωμένα κτίρια
Το πρώτο βήμα για τη μετατροπή των εικόνων σε χάρτη κτιρίων περιελάμβανε την εκπαίδευση ενός βαθέος νευρωνικού δικτύου ώστε να αναγνωρίζει πού υπάρχουν κτίρια. Για τον σκοπό αυτό, η ομάδα έκοψε το μωσαϊκό των δορυφόρων σε μικρότερα τμήματα και τα συνδύασε με υφιστάμενα αποτυπώματα κτιρίων από πηγές όπως το OpenStreetMap και ένα μεγάλο σχολιασμένο σύνολο δεδομένων από την Κίνα.
Αυτά τα διανυσματικά αποτυπώματα ραστεροποιήθηκαν για να ταιριάζουν με το πλέγμα τριών μέτρων των εικόνων του PlanetScope, παράγοντας δεδομένα εκπαίδευσης όπου κάθε pixel χαρακτηριζόταν ως «χτίζει» ή «δεν χτίζει». A νευρωνικό δίκτυο τύπου κωδικοποιητή-αποκωδικοποιητή έπειτα έμαθε να παράγει μια «μάσκα κτιρίου»: μια εικόνα όπου τα φωτεινά pixel υποδεικνύουν τις προβλεπόμενες τοποθεσίες κτιρίων.
Ωστόσο, η ακατέργαστη παραγωγή αυτού του μοντέλου έτεινε να συγχωνεύστε γειτονικά κτίρια σε συνεχείς σταγόνες, ειδικά σε πυκνοκατοικημένους αστικούς πυρήνες. Για να αντιμετωπίσει αυτό το πρόβλημα, η ομάδα κατασκεύασε ένα δεύτερο δίκτυο νομιμοποίησης για να καθαριστούν οι μάσκες, να διαχωριστούν τα συγχωνευμένα σχήματα και να γίνουν πιο σαφή τα όρια πριν μετατραπούν σε πολύγωνα. Εφαρμόστηκαν αλγόριθμοι για την ανίχνευση περιγραμμάτων, την απλοποίηση πολυγώνων και το φιλτράρισμα μικρών αντικειμένων για τη μετατροπή αυτών των δυαδικών μασκών σε διανυσματικά αποτυπώματα.
Ακόμα και τότε, δεν ήταν όλα τα αντικείμενα που εντοπίστηκαν γνήσιες δομές. Οι ερευνητές διασταύρωσαν τα αποτελέσματα με ένα παγκόσμιος χάρτης κάλυψης γης (WorldCover), αφαιρώντας στοιχεία που βρίσκονται σαφώς πάνω από υδάτινα σώματα, παγετώνες, συμπαγή δάση ή άλλους τύπους γης όπου η δημιουργία κτιρίων είναι εξαιρετικά απίθανη. Αυτό το πρόσθετο βήμα φιλτραρίσματος αποδείχθηκε απαραίτητο για τον περιορισμό των ψευδώς θετικών αποτελεσμάτων σε απομακρυσμένες περιοχές.
Επειδή κανένα μεμονωμένο σύνολο δεδομένων αποτυπώματος δεν είναι πλήρες ή συνεπές σε παγκόσμια κλίμακα, το έργο χρησιμοποιεί ένα στρατηγική σύντηξης με γνώμονα την ποιότηταΣε κάθε διοικητική περιφέρεια, η ομάδα επέλεξε την πιο αξιόπιστη πηγή—συχνά το OpenStreetMap, αλλά και το Open Buildings της Google για μέρη της Αφρικής και της Νότιας Αμερικής, δεδομένα κτιρίων της Microsoft ή ένα περιφερειακό σύνολο δεδομένων για την Ανατολική Ασία (CLSM)—ως το κύριο επίπεδο και στη συνέχεια το εμπλούτισε χρησιμοποιώντας δευτερογενείς πηγές όπου υπήρχαν κενά.
Στην πράξη, αυτό σημαίνει ότι σε κάθε περιοχή ο άτλαντας διατηρεί όλα τα κτίρια από την καλύτερη διαθέσιμη πηγή, προσθέτει μη επικαλυπτόμενα κτίρια από τη δεύτερη καλύτερη πηγή και βασίζεται στα δικά του αυτόματα δημιουργημένα αποτυπώματα για να καλύψει τα εναπομείναντα κενά. Το αποτέλεσμα είναι ένα ενιαίο, εναρμονισμένο επίπεδο πολυγώνων κτιρίων που, σύμφωνα με τους συγγραφείς, είναι πιο ολοκληρωμένο από οποιοδήποτε από τα στοιχεία του μεμονωμένα.
Πώς η ομάδα εκτίμησε το ύψος και τον όγκο
Η μετατροπή των δισδιάστατων περιγραμμάτων κτιρίων σε τρισδιάστατα αντικείμενα απαιτούσε ένα ακόμη σημαντικό βήμα: την εκτίμηση του ύψους κάθε κατασκευής. Για να το πετύχει αυτό, η ομάδα συγκέντρωσε μια μεγάλη συλλογή από εναέρια δεδομένα LiDAR κάλυμμα 168 πόλεις, κυρίως στην Ευρώπη, τη Βόρεια Αμερική και την Ωκεανία, όπου η αερομεταφερόμενη σάρωση με λέιζερ έχει αναπτυχθεί σε μεγάλη κλίμακα.
Από αυτές τις πηγές LiDAR προέκυψαν κανονικοποιημένα ψηφιακά μοντέλα επιφάνειας (nDSM), όπου κάθε κελί πλέγματος υποδεικνύει πόσα μέτρα υψώνεται αυτό το σημείο πάνω από την επιφάνεια του εδάφους. Αυτά τα nDSM χρησίμευσαν ως «αλήθεια βάσης» για την εκπαίδευση ένα ξεχωριστό νευρωνικό δίκτυο που θα μπορούσε να συμπεράνει το ύψος του κτιρίου απευθείας από μία μόνο οπτική δορυφορική εικόνα.
Μόλις εκπαιδευτεί, αυτό μοντέλο εκτίμησης ύψους ενός οφθαλμού εκτελέστηκε πάνω στο παγκόσμιο μωσαϊκό PlanetScope, ολισθαίνοντας στην επιφάνεια με επικαλυπτόμενα παράθυρα για να καλύψει κάθε pixel. Για κάθε κελί 3 × 3 μέτρων, το δίκτυο παρήγαγε μια προβλεπόμενη τιμή ύψους. Για να ποσοτικοποιήσει την αξιοπιστία, το σύστημα δημιούργησε πολλαπλές ελαφρώς διαταραγμένες προβλέψεις και μέτρησαν πόσο διέφεραν, αντιστοιχίζοντας μια εκτίμηση αβεβαιότητας σε κάθε τοποθεσία.
Το τελικό βήμα ήταν να συνδυαστούν τα εκλεπτυσμένα αποτυπώματα του κτιρίου με αυτό πλέγμα ύψουςΓια κάθε μεμονωμένο πολύγωνο κτιρίου στον άτλαντα, το σύστημα δειγματοληπτούσε το επίπεδο ύψους και συνήθως αντιστοιχούσε το μέγιστη τιμή ύψους που βρίσκεται εντός αυτού του αποτυπώματος ως το αντιπροσωπευτικό ύψος του κτιρίου, μαζί με τη σχετική μετρική αβεβαιότητας. Από αυτό το ύψος και την περιοχή αποτυπώματος, το συνολικό τόμος για κάθε κτίριο μπορεί να υπολογιστεί.
Αν και τα μοντέλα LoD1 είναι οπτικά απλά—περισσότερο σαν προσεκτικά στοιβαγμένα κουτιά παρά σαν πλήρως λεπτομερής αρχιτεκτονική—αποτυπώνουν αρκετά από τα δομημένη φόρμα για την υποστήριξη ισχυρής ανάλυσηςΔοκιμές σε πόλεις σε όλη τη Βόρεια Αμερική, τη Νότια Αμερική, την Ευρώπη, την Ασία και την Ωκεανία δείχνουν ότι, ενώ τα σφάλματα ποικίλλουν ανά περιοχή και αστική μορφή, το παγκόσμιο σύνολο δεδομένων αποδίδει τουλάχιστον στο ίδιο επίπεδο, και συχνά καλύτερα, από τα υπάρχοντα προϊόντα ύψους κτιρίων μεγάλης κλίμακας.
Τι αποκαλύπτει ο τρισδιάστατος άτλας κτιρίων για τον κόσμο
Με την τεχνική αγωγό σε ισχύ, ο άτλας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να σχεδιάσει ένα είδος αριθμητική ακτινογραφία του δομημένου περιβάλλοντοςΣε όλες τις ηπείρους, το σύνολο δεδομένων ανέρχεται σε περίπου 506,640 εκατομμύρια τετραγωνικά μέτρα κτιριακού αποτυπώματος και περίπου 2.85 τρισεκατομμύρια κυβικά μέτρα κατασκευασμένου όγκου.
Ένα άμεσο εύρημα είναι ότι οι προηγούμενες παγκόσμιες εκτιμήσεις για τον αριθμό των κτιρίων φαίνεται να ήταν πολύ υψηλές. Ένα κοινό στοιχείο που κυκλοφορεί στις εκθέσεις των Ηνωμένων Εθνών υποδηλώνει ότι μπορεί να υπάρχει περίπου... 4 δισεκατομμύρια κτίρια παγκοσμίωςΤα 2.75 δισεκατομμύρια που εντοπίστηκαν εδώ —σε συνδυασμό με τον συστηματικό τρόπο με τον οποίο εντοπίστηκαν— υποδηλώνουν ότι ο προηγούμενος αριθμός πιθανότατα υπερεκτίμησε το πραγματικό σύνολο.
Οι περιφερειακές συγκρίσεις προσθέτουν περισσότερες λεπτομέρειες. Ασία αναδεικνύεται ως το αδιαμφισβήτητο βαρύτερο τόσο όσον αφορά τον αριθμό των κτιρίων όσο και τον συνολικό όγκο. Ο άτλας μετράει περίπου 1.22 δισεκατομμύρια κτίρια στην ήπειρο, παράλληλα με περίπου 1.27 τρισεκατομμύρια κυβικά μέτρα δομημένου όγκουΑυτά τα στοιχεία αντικατοπτρίζουν την ταχεία αστική επέκταση και την υψηλή πυκνότητα πληθυσμού χωρών όπως η Κίνα, η Ινδία και χώρες της Νοτιοανατολικής Ασίας.
Αφρική κατέχει τον δεύτερο μεγαλύτερο αριθμό κτιρίων, περίπου 540 εκατομμύρια κατασκευές, αλλά με πολύ μικρότερο συσσωρευμένο όγκο—της τάξης του 117 δισεκατομμύρια κυβικά μέτραΑυτή η αναντιστοιχία μεταξύ του αριθμού των κτιρίων και του όγκου υπογραμμίζει την επικράτηση του χαμηλών ορόφων κατοικίες μικρού εμβαδού, ιδίως σε άτυπους οικισμούς και αγροτικές κοινότητες.
In Ευρώπη και Βόρεια Αμερική, ο άτλαντας εντοπίζει λιγότερα κτίρια από ό,τι στην Αφρική, αλλά ο μέσος όγκος ανά κατασκευή είναι σημαντικά υψηλότερος. Οι αστικές περιοχές συχνά συνδυάζουν μεσαίου και υψηλού ύψους κτίρια, αποθήκες και μεγαλύτερες μονοκατοικίες, τα οποία αυξάνουν τον τυπικό όγκο κτιρίων ακόμη και όταν ο αριθμός των κτιρίων είναι μικρότερος.
Νότια Αμερική, εν τω μεταξύ, ξεχωρίζει στην ανάλυση για το γεγονός ότι διαθέτει ορισμένα από τα μεγαλύτερα σφάλματα στην εκτίμηση ύψους και όγκουΗ ομάδα συνδέει αυτό με σύνθετα μείγματα πυρήνων πολυώροφων κτιρίων και άτυπων, πυκνοκατοικημένων γειτονιών που είναι πιο δύσκολο για το μοντέλο να ερμηνεύσει με συνέπεια, επισημαίνοντας πού θα ήταν πιο χρήσιμα οι μελλοντικές βελτιώσεις και περισσότερα τοπικά δεδομένα αναφοράς.
Μια νέα μέτρηση: ο όγκος κατασκευής ανά άτομο
Ίσως η πιο προκλητική πτυχή του έργου είναι η εισαγωγή ενός νέου δείκτη: όγκος κατασκευής ανά κάτοικοΑντί να μετρά απλώς την έκταση γης που είναι αστικοποιημένη, αυτή η μέτρηση εξετάζει τον συνολικό κατασκευασμένο όγκο σε σχέση με τον αριθμό των ανθρώπων που ζουν σε μια δεδομένη περιοχή.
Η ερευνητική ομάδα υποστηρίζει ότι αυτή η προσέγγιση καταγράφει ανισότητες που οι επίπεδοι δισδιάστατοι χάρτες τείνουν να κρύβουνΔύο γειτονιές μπορεί να καλύπτουν την ίδια επιφάνεια σε έναν παραδοσιακό χάρτη, αλλά τα κάθετα προφίλ τους —και οι συνθήκες διαβίωσης που προσφέρουν— μπορεί να διαφέρουν δραματικά.
Χρησιμοποιώντας το νέο σύνολο δεδομένων 3D, επισημαίνουν περιπτώσεις όπως Φινλανδία και ΕλλάδαΗ Φινλανδία αποδεικνύεται ότι έχει περίπου έξι φορές μεγαλύτερη δομημένη επιφάνεια ανά άτομο από την Ελλάδα, γεγονός που υποδηλώνει περισσότερο χώρο ανά κάτοικο και διαφορετικά αστικά και οικιστικά πρότυπα. Στο άλλο άκρο της κλίμακας, Νίγηρας εμφανίζεται με δομημένη επιφάνεια ανά κάτοικο που είναι περίπου 27 φορές χαμηλότερα από τον παγκόσμιο μέσο όρο, υποδεικνύοντας σοβαρά ελλείμματα σε υποδομές και στέγαση.
Αυτές οι ανισότητες δεν περιορίζονται στην Ευρώπη ή την Αφρική. Σε όλες τις ηπείρους, ο άτλας αποκαλύπτει ότι οι πλουσιότερες περιοχές συνήθως απολαμβάνουν μεγαλύτερος όγκος ανά άτομο, φαρδύτεροι δρόμοι και μεγαλύτερα κτίρια, ενώ οι φτωχότερες συνοικίες συχνά συνδυάζουν περιορισμένες, χαμηλές κατοικίες με περιορισμένες δημόσιες υποδομές. Η αντίθεση γίνεται έντονη όταν συγκρίνονται, για παράδειγμα, οι εύπορες συνοικίες των μεγάλων πόλεων με κοντινούς άτυπους οικισμούς.
Για τον επικεφαλής επιστήμονα του έργου, Καθηγητής Xiaoxiang Zhu του Τεχνικού Πανεπιστημίου του Μονάχου, αυτή η μετατόπιση είναι θεμελιώδης. Αυτή και οι συνάδελφοί της υποστηρίζουν ότι οι πόλεις θα πρέπει να αντιμετωπίζονται ως τρισδιάστατα αντικείμενα κατά την αξιολόγηση της προόδου προς την Στόχος Βιώσιμης Ανάπτυξης του ΟΗΕ 11, η οποία επικεντρώνεται σε βιώσιμες πόλεις και κοινότητες, αντί να βασίζεται αποκλειστικά στο πόση έκταση γης χαρακτηρίζεται ως «αστική».
Κατά την άποψή τους, οι όγκος κτιρίων ανά κάτοικο προσφέρει μια πιο άμεση, αν και ακόμη ατελής, οπτική γωνία σχετικά με το βιοτικό επίπεδο, τη διαθεσιμότητα υποδομών και την ένταση της χρήσης γης από χάρτες που απλώς σκιαγραφούν τα όρια των δομημένων περιοχών.
Από την κλιματική μοντελοποίηση έως την αντιμετώπιση καταστροφών
Πέρα από την περιγραφή παγκόσμιων μοτίβων, ο τρισδιάστατος χάρτης κτιρίων έχει σχεδιαστεί για να είναι πρακτικά χρήσιμο για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών. Επειδή κάθε κτίριο έχει ένα σχετικό αποτύπωμα, ύψος και τοποθεσία, ο άτλας μπορεί να τροφοδοτήσει απευθείας μοντέλα που χρειάζονται λεπτομερείς αναπαραστάσεις του δομημένου περιβάλλοντος.
Μια καθαρή περιοχή είναι ανάλυση κλίματος και ενέργειαςΤα κτίρια εκτιμάται ότι αντιπροσωπεύουν περίπου 40% των παγκόσμιων εκπομπών CO₂, κυρίως μέσω της χρήσης θέρμανσης, ψύξης και ηλεκτρικής ενέργειας. Η ύπαρξη συνεπών τρισδιάστατων δεδομένων για το κτιριακό απόθεμα παγκοσμίως επιτρέπει στους ερευνητές να καλύτερη εκτίμηση της ζήτησης ενέργειας, προσομοίωση διαφορετικών σεναρίων αναβάθμισης και ποσοτικοποίηση πιθανών μειώσεων εκπομπών από αλλαγές στην κατασκευή, τη μόνωση ή τον αστικό σχεδιασμό.
Μια άλλη άμεση χρήση είναι μείωση των κινδύνων καταστροφώνΙδρύματα όπως το Γερμανικό Αεροδιαστημικό Κέντρο, η οποία εμπλέκεται στην Διεθνής Χάρτης: Διάστημα και Μεγάλες Καταστροφές, διερευνούν ήδη πώς ο άτλαντας μπορεί να βοηθήσει στην αξιολόγηση των δομών και των πληθυσμών που είναι εκτεθειμένοι σε πλημμύρες, σεισμούς, κατολισθήσεις ή καταιγίδες. Με τρισδιάστατα δεδομένα, είναι ευκολότερο να εκτιμηθεί πόσοι άνθρωποι ενδέχεται να επηρεαστούν σε διαφορετικούς ορόφους ή πόσος δομημένος όγκος βρίσκεται μέσα σε μια πλημμυρική πεδιάδα.
Για τους πολεοδόμους και τις τοπικές αρχές, η ύπαρξη συνεπής τρισδιάστατη γραμμή βάσης ανοίγει δυνατότητες προσομοίωσης παρεμβάσεων πριν από την υλοποίησή τους. Οι δημοτικές αρχές μπορούν, για παράδειγμα, να εντοπίσουν γειτονιές όπου η προσφορά στέγασης είναι πολύ χαμηλότερη από τις ανάγκες του πληθυσμού, εντοπίστε πιθανές τοποθεσίες για νέα σχολεία ή κέντρα υγείας και ελέγξτε πώς η προσθήκη χώρων πρασίνου ή η αλλαγή της διάταξης των δρόμων μπορεί να επηρεάσει την έκθεση στη θερμότητα ή την προσβασιμότητα.
Η ανοιχτή φύση του συνόλου δεδομένων είναι το κλειδί. Ο άτλας είναι διαθέσιμος στο διαδίκτυο μέσω ενός διαδραστικό χάρτη που λειτουργεί με τρόπο που πολλοί χρήστες θα βρουν οικείο: μπορεί κανείς να μετακινηθεί, να κάνει ζουμ, να επιλέξει διαφορετικά επίπεδα φόντου, όπως τυπικούς χάρτες ή δορυφορικές προβολές, και να αναζητήσει συγκεκριμένα μέρη με βάση το όνομα ή τη διεύθυνση. Οι χρήστες μπορούν να εναλλάσσονται μεταξύ οπτικοποιήσεις όγκου και αναπαραστάσεις τρισδιάστατων μπλοκ LoD1 να εξερευνήσουν την πόλη τους ή απομακρυσμένες περιοχές.
Για όσους χρειάζονται βαθύτερη πρόσβαση, το υποκείμενο Τα δεδομένα και ο κώδικας μπορούν να ληφθούν από το GitHubΑυτό επιτρέπει σε ερευνητές, δημόσιους φορείς, ακόμη και ιδιωτικές εταιρείες, να διεξάγουν τις δικές τους αναλύσεις, να ενσωματώνουν τους άτλαντες σε υπάρχοντα συστήματα ή να υιοθετούν διαχειριζόμενες βάσεις δεδομένων γραφημάτων για να αναπαραστήσουν σύνθετες σχέσεις.
Παρακολούθηση της αστικοποίησης σε σχεδόν πραγματικό χρόνο
Μία από τις πιο ελκυστικές υποσχέσεις του GlobalBuildingAtlas είναι ότι δεν χρειάζεται να παραμείνει μια μεμονωμένη εικόνα του έτους 2019. Επειδή ο αγωγός βασίζεται σε δεδομένα δορυφόρου που λαμβάνονται τακτικά και εκπαιδευμένων μοντέλων, μπορεί, κατ' αρχήν, να επαναλαμβάνεται περιοδικά για να παράγει ενημερωμένες προβολές του παγκόσμιου κτιριακού αποθέματος.
Μελετητής αστικού σχεδιασμού Ντορίνα Πογιάνι, από το Πανεπιστήμιο του Κουίνσλαντ, τόνισε ότι αυτό θα μπορούσε να επιτρέψει στους ερευνητές και τους υπεύθυνους χάραξης πολιτικής να παρακολουθήστε την εξέλιξη των πόλεων τα επόμενα πέντε έως δέκα χρόνια, αντί να βασίζονται σε σπάνιες απογραφές ή τοπικά σύνολα δεδομένων που σπάνια εναρμονίζονται μεταξύ των χωρών.
Σε περιοχές όπου οι πληροφορίες σχεδιασμού είναι σπάνιες ή ξεπερασμένες, όπως οι ταχέως αναπτυσσόμενες δευτερεύουσες πόλεις στην Αφρική ή την Ασία, αυτό θα μπορούσε να παρέχει την πρώτη αξιόπιστη, ενημερωμένη βάση για το δομημένο περιβάλλον. Οι πολεοδόμοι θα μπορούσαν να δουν, για παράδειγμα, πώς επεκτείνονται οι άτυποι οικισμοί, πού οι βιομηχανικές ζώνες καταλαμβάνουν γεωργική γη ή ποιες περιαστικές περιοχές γεμίζουν με νέες κατασκευές.
Για δημογραφικές και κοινωνικοοικονομικές μελέτες, τέτοιες χρονικές ενημερώσεις θα μπορούσαν να διασταυρωθούν με εκτιμήσεις πληθυσμού για να παρατηρήστε πώς αλλάζει ο δομημένος όγκος ανά άτομο με την πάροδο του χρόνουΚαλύπτουν ορισμένες περιοχές την υστέρηση όσον αφορά τη στέγαση και τις υποδομές ή διευρύνονται οι ανισότητες; Ποιες πολιτικές συνδέονται με πιο ισορροπημένη ανάπτυξη του δομημένου όγκου και του πληθυσμού;
Από τεχνικής άποψης, η δυνατότητα για συχνότερες ενημερώσεις θα εξαρτηθεί από παράγοντες όπως διαθεσιμότητα δορυφορικών δεδομένων, υπολογιστικοί πόροι και δυνατότητα βελτίωσης μοντέλων με νέα σύνολα δεδομένων αναφοράς, ειδικά σε υποεκπροσωπούμενες περιοχές. Ωστόσο, η ροή δεδομένων που παρουσιάστηκε για τον χάρτη του 2019 προσφέρει ένα πρότυπο για μελλοντικά «στιγμιότυπα» των κτιρίων του κόσμου.
Έρευνα για τη διαφάνεια, τη διακυβέρνηση, ακόμη και τη διαφθορά
Πέρα από τον φυσικό σχεδιασμό και τις κλιματικές μελέτες, ο άτλας μπορεί επίσης να έχει επιπτώσεις σε διακυβέρνηση και διαφάνειαΕπειδή επιτρέπει τη συστηματική σύνδεση μεταξύ της φυσικής παρουσίας των κτιρίων και άλλων συνόλων δεδομένων, ορισμένοι ερευνητές το βλέπουν ως εργαλείο για να διερευνήσουν πώς η εξουσία και το χρήμα διαμορφώνουν το δομημένο περιβάλλον.
Ειδικός πολεοδομίας Ντορίνα Πογιάνι έχει επισημάνει ότι, κατ' αρχήν, κάποιος θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει τα δεδομένα σε επίπεδο κτιρίου για να συνδέστε συγκεκριμένα έργα με προγραμματιστές, εταιρείες ή πολιτικούς παράγοντεςΕπικαλύπτοντας δεδομένα από κτηματολόγια, αρχεία εταιρειών ή δεδομένα από δημόσιες συμβάσεις, οι αναλυτές θα μπορούσαν να αρχίσουν να διερωτώνται εάν ορισμένα δίκτυα ατόμων έχουν δυσανάλογα μεγάλη παρουσία σε έργα υψηλής αξίας ή στρατηγικά τοποθετημένα, υποστηριζόμενο από Amazon Ποσειδώνας.
Τέτοιες αναλύσεις θα μπορούσαν να συμβάλουν σε μελέτες αστική διαφθορά, κερδοσκοπία γης και κατάληψη των διαδικασιών σχεδιασμούΘα μπορούσαν να βοηθήσουν στον εντοπισμό προτύπων όπου η οικοδομική άνθηση συμπίπτει με αλλαγές πολιτικής ή όπου ορισμένες γειτονιές λαμβάνουν επανειλημμένη ανάπτυξη υψηλής ποιότητας, ενώ άλλες παραμένουν συστηματικά παραμελημένες.
Ένας άλλος ειδικός, Λίτον Καμρουζαμάν από το Πανεπιστήμιο Monash, υπογράμμισε ότι ο άτλας προσφέρει ιδιαίτερη αξία σε χώρες που επί του παρόντος δεν υπάρχουν αξιόπιστες πληροφορίες σχεδιασμούΣε τέτοια πλαίσια, όπου ενδέχεται να απουσιάζουν ακόμη και βασικοί χάρτες αστικής επέκτασης, η διαθεσιμότητα ενός παγκόσμιου τρισδιάστατου επιπέδου κτιρίων θα μπορούσε να υποστηρίξει μια πιο διαφανή συζήτηση σχετικά με το πώς αναπτύσσονται οι πόλεις, ποιες κοινότητες λαμβάνουν υποδομές και πώς κατανέμονται οι κίνδυνοι και οι παροχές.
Φυσικά, ο άτλας δεν παρέχει μια πλήρη εικόνα της ιδιοκτησίας, των δικαιωμάτων κατοχής ή της κοινωνικής δυναμικής. Ωστόσο, κάνοντας η φυσική πλευρά της ιστορίας πολύ πιο ορατή και μετρήσιμη, μπορεί να χρησιμεύσει ως σημείο εκκίνησης για πιο εμπεριστατωμένες συζητήσεις σχετικά με την ισότητα, τη δικαιοσύνη και την λογοδοσία στην αστική ανάπτυξη.
Κοιτώντας μπροστά, το γεγονός ότι το σύνολο δεδομένων είναι δημόσιο και αναπαραγώγιμο Αυτό σημαίνει ότι οι δημοσιογράφοι, η κοινωνία των πολιτών και οι ερευνητές μπορούν να ελέγχουν ανεξάρτητα τους ισχυρισμούς σχετικά με τα πρότυπα κατασκευής, την παροχή υποδομών ή τα αποτελέσματα των μεγάλων αναπτυξιακών προγραμμάτων, αντί να βασίζονται αποκλειστικά σε επίσημα στατιστικά στοιχεία.
Σε όλους αυτούς τους τομείς - αστικές σπουδές, κλιματική επιστήμη, διαχείριση κινδύνων και διακυβέρνηση - το νέο Τρισδιάστατος χάρτης 2.75 δισεκατομμυρίων κτιρίων σηματοδοτεί μια ριζική αλλαγή στον τρόπο με τον οποίο μπορεί να παρατηρηθεί και να αναλυθεί το δομημένο περιβάλλον του κόσμου. Αντικαθιστώντας μια επίπεδη, ανομοιογενή εικόνα με μια τρισδιάστατη, σχεδόν παγκόσμια απογραφή, το GlobalBuildingAtlas προσφέρει ένα κοινό πλαίσιο αναφοράς για την κατανόηση του πού και πώς ζουν οι άνθρωποι, τι έχει κατασκευαστεί για αυτούς και πόσο άνισα κατανέμεται αυτός ο δομημένος όγκος.
