نقشه سه بعدی ۲٫۷۵ میلیارد ساختمان در جهان؛ بزرگترین تصویر فضایی از زندگی انسان روی زمین بازیگرها.

در مدار زمین، جایی که ماهواره‌ها مانند نقاط خاموش در تاریکی می‌چرخند، گروهی از محققان موفق به ایجاد تصویری شده‌اند که تاکنون تنها در تصورات ممکن بود: نقشه‌ای سه بعدی از ساختمان‌های زمین. این پروژه فقط در مورد نقشه برداری نیست، بلکه در مورد درک جدیدی از حضور انسان در این سیاره است. از آسمان‌خراش‌های نیویورک گرفته تا کلبه‌های گلی کنیا، اکنون هر سازه بخشی از یک تصویر جهانی است که جزئیات زندگی انسان را با دقت شگفت‌آوری نشان می‌دهد.

پشت این دستاورد سال ها تحقیق در دانشگاه فنی مونیخ است، جایی که گروه داده علوم زمین، به رهبری پروفسور شیائوکسیانگ ژو، پروژه ای به نام اطلس جهانی ساختمان ارائه کرده اند این اطلس اولین نقشه سه بعدی با وضوح بالا از تمام ساختمان های جهان است که از تصاویر ماهواره ای طی چندین سال ساخته شده است.

این نقشه نه تنها محل زندگی مردم را نشان می دهد، بلکه نحوه شکل گیری شهرها، تفاوت بین مناطق غنی و فقیر و حتی نحوه پیش بینی آینده توسعه شهری را نیز نشان می دهد. در واقع این اثر تصویر جدیدی از تمدن بشری در مقیاس جهانی ارائه می دهد، تصویری که هیچ نقشه دو بعدی تا به حال نتوانسته ارائه دهد.

از نمای مدار گرفته تا جزئیات هر خانه

محققان برای ساخت این اطلس از داده های ماهواره ای سال 2019 به بعد استفاده کردند. نتیجه یک پایگاه داده عظیم شامل 2.75 میلیارد ساختمان سه بعدی است که با دقت 30 برابر بیشتر از نقشه های قبلی ثبت شده است. هر ساختمان به صورت یک مدل به ابعاد سه در سه متر نشان داده شده است تا ارتفاع، حجم و موقعیت دقیق آن نسبت به محیط اطراف قابل اندازه گیری باشد.

پیش از این، نقشه های جهانی تنها حدود 1.7 میلیارد ساختار را پوشش می دادند. اما با کمک یادگیری ماشینی و ترکیب داده های چندین ماهواره، نسخه جدید توانسته است نقاط کور نقشه های قدیمی را از بین ببرد و تصویر کامل تری ارائه دهد.

در این پروژه، حدود 97 درصد از ساختمان ها به صورت مدل های سطح جزئیات 1 (LoD1) ترسیم شده اند، یعنی اشکال سه بعدی ساده که ارتفاع و هندسه اولیه هر سازه را نشان می دهند.

نقشه ای که برای همه باز است

یکی از جنبه های جذاب GlobalBuildingAtlas در دسترس بودن عمومی آن است. هر کاربری می‌تواند وارد پلتفرم شود، از منظر قاره‌ای به شهرها، سپس به محله‌ها و حتی روستاهای دوردست زوم کند. کافی است نام یک منطقه یا آدرس را جستجو کنید تا مکان دقیق ساختمان و ارتفاع آن را روی نقشه سه بعدی ببینید.

با این میزان دقت، تفاوت بین مناطق شهری متراکم و خانه های پراکنده روستایی آشکار می شود. شهرهای پرجمعیتی مانند توکیو و سائوپائولو به‌عنوان جنگل‌هایی از مکعب‌های فشرده دیده می‌شوند، در حالی که مناطق روستایی شبکه‌ای از نقاط کوچک و پراکنده هستند.

محققان می گویند این انتشار داده ها نقطه عطفی در علم داده های زمین است، زیرا تا کنون اطلاعات مشابه عموماً در دست دولت ها یا شرکت های خصوصی بود. اکنون هر شهروند، محقق یا برنامه ریز شهری می تواند از آن برای تحلیل وضعیت مسکن، جمعیت یا تغییرات آب و هوایی استفاده کند.

بعد جدیدی از شهرنشینی

به گفته پروفسور ژو، این نقشه «نگاهی جدید به فعالیت های انسانی» است. او توضیح می دهد که اطلاعات ساختمان های سه بعدی نمای بسیار دقیق تری از روند شهرنشینی، تراکم و حتی فقر ارائه می دهد. شاخصی که وی ارائه کرد «سرانه ساخت و ساز» است.

این شاخص نشان می‌دهد که مناطق ثروتمندتر ساختمان‌های بیشتری برای هر نفر دارند: خانه‌های بزرگ‌تر، خیابان‌های عریض‌تر و برج‌های بلندتر. برعکس، در مناطق متراکم و کم درآمد، این رابطه کاهش می یابد و می توان از آن برای سنجش نابرابری اجتماعی استفاده کرد.

چنین اقدامی به محققان و سیاست گذاران این امکان را می دهد که به سرعت مناطق کمبود مسکن یا خدمات عمومی را شناسایی کرده و تصمیمات هدفمندی برای بهبود شرایط زندگی اتخاذ کنند.

پر کردن شکاف داده ها در کشورهای در حال توسعه

برای چندین دهه، داده های ماهواره ای زمین عمدتاً به نفع کشورهای ثروتمند بوده است. تصاویر دقیق برای اروپا، آمریکای شمالی و آسیای شرقی در دسترس بود، اما قاره‌هایی مانند آفریقا و آمریکای جنوبی تقریباً بدون هیچ داده‌ای باقی ماندند. تیم دانشگاه مونیخ تلاش کرد تا این نابرابری را از بین ببرد.

با استفاده از الگوریتم‌هایی که قادر به شناسایی پشت بام‌ها بین جاده‌ها، درختان و زمین‌های کشاورزی بودند، توانستند شکاف داده‌ها را در مناطق روستایی و کمتر بازدیدکننده پر کنند. نتیجه یک تصویر واقعاً جهانی از این سیاره است که از آسمان‌خراش‌های منهتن تا خانه‌های روستایی کنیا را در بر می‌گیرد.

محققان امیدوارند که این داده ها بتواند برنامه ریزی توسعه را در کشورهای در حال توسعه متحول کند. برای اولین بار می توان روند گسترش شهری در این مناطق را با جزئیات بی سابقه ای رصد کرد تا قبل از وقوع بحران های زیرساختی تصمیمات اصلاحی اتخاذ شود.

تاثیر بر اقلیم و برنامه ریزی شهری

اطلس سه بعدی ساختمان های روی زمین نه تنها برای برنامه ریزی شهری مفید است، بلکه می تواند نقشی حیاتی در مبارزه با تغییرات آب و هوایی ایفا کند. ساختمان ها مسئول حدود 40 درصد از انتشار گازهای گلخانه ای (انتشار CO2) در جهان هستند. هنگامی که دقیقاً بدانیم هر ساختمان در کجا، در چه ارتفاع و چگالی قرار دارد، می‌توانیم تخمین‌های بسیار دقیق‌تری از مصرف انرژی و انتشار کربن انجام دهیم.

به این ترتیب، داده‌های اطلس نه تنها تصویری فوری از آنچه ساخته شده است، بلکه راهی برای پیش‌بینی آینده ارائه می‌کند: کدام مناطق به بازسازی سبز بیشتری نیاز دارند یا از فناوری‌های پایدار می‌توان برای کاهش انتشار کربن استفاده کرد.

برای دانشمندان و سیاست گذاران، این اطلاعات فرصتی برای تصمیم گیری نه بر اساس حدس و گمان، بلکه بر اساس داده های سخت است.

آینده مبتنی بر داده

تیم دانشگاه فنی مونیخ قصد دارد در مرحله بعدی بعد زمانی را به این داده ها اضافه کند. با انجام این کار، می توان تغییرات محیط ساخته شده را در طول سال ها مشاهده کرد: چگونه شهرها گسترش می یابند، چگونه حومه ها رشد می کنند و چه زمانی مناطق صنعتی راکد می شوند.

در حالی که پیش بینی می شود تا سال 2050 70 درصد از جمعیت جهان در شهرها زندگی کنند، چنین نقشه ای برای مدیریت آینده شهر حیاتی خواهد بود. اکنون هر محقق یا مؤسسه عمومی می‌تواند داده‌ها و کدهای مرتبط را از گیت هاب از طریق پلتفرم Open Atlas دریافت کند و از آن برای تجزیه و تحلیل محله خود یا روند توسعه شهرها استفاده کند.

اطلس سه بعدی ساختمان های زمین در واقع نوعی «آینه جهانی» است. آینه ای که نه تنها محل زندگی ما را نشان می دهد، بلکه نشان می دهد چگونه زندگی می کنیم و به چه سمتی حرکت می کنیم.

خلاصه نهایی

دانشمندان دانشگاه فنی مونیخ برای اولین بار نقشه سه بعدی ساختمان های زمین شامل 2.75 میلیارد سازه در سراسر جهان را منتشر کردند. این نقشه با دقت 30 برابر بیشتر از نسخه های قبلی ساخته شده است و به همه اجازه می دهد تا جزئیات دقیق هر منطقه را مشاهده کنند. داده های اطلس امکان تجزیه و تحلیل نابرابری شهری، برنامه ریزی مسکن و ارزیابی تأثیر آب و هوای ساختمان ها را فراهم می کند. این طرح نماد آینده ای است که در آن تصمیمات جهانی بر اساس داده های دقیق و باز گرفته می شود.

سوالات متداول (سؤالات متداول)

چرا نقشه سه بعدی ساختمان های زمین مهم است؟
زیرا برای اولین بار امکان بررسی جامع و دقیق وضعیت شهرها، تراکم مسکن و اثرات زیست محیطی را فراهم کرده است. این داده ها مبنایی برای تصمیم گیری های علمی و برنامه ریزی شهری در نظر گرفته می شوند.

تفاوت این نقشه با نقشه های دو بعدی قبلی چیست؟
در نقشه‌های دوبعدی فقط می‌توانستید موقعیت ساختمان‌ها را ببینید، اما در نقشه سه‌بعدی حجم، ارتفاع و توزیع فضایی هر ساختمان مشخص است که تحلیل دقیق‌تری از تراکم و فقر شهری ارائه می‌دهد.

آیا همه می توانند از این نقشه استفاده کنند؟
بله، پروژه GlobalBuildingAtlas برای عموم آزاد است و هر کسی می تواند آن را در وب مشاهده کند یا داده ها را از GitHub دانلود کند.

چه کسی این پروژه را رهبری کرد؟
این تحقیق توسط پروفسور Xiaoxiang Zhu (Xiaoxiang Zhu) از دانشگاه فنی مونیخ انجام شد. او رئیس بخش علوم داده در رصد زمین است.

آیا این داده ها برای مسائل زیست محیطی نیز قابل اجرا هستند؟
بله، چون ساختمان ها منبع بزرگی برای انتشار گازهای گلخانه ای هستند، از این داده ها برای پیش بینی مصرف انرژی و طراحی شهرهای کم کربن استفاده می شود.

آیا کشورهای فقیر به یک اندازه تحت پوشش هستند؟
تیم پروژه به طور خاص بر مناطق کمتر بازدید شده برای پر کردن شکاف های داده در آفریقا، آمریکای جنوبی و آسیای جنوب شرقی متمرکز شد و برای اولین بار تصویری واقعی از جنوب جهانی ارائه کرد.

دکتر علیرضا مجیدی

دکتر، نویسنده و موسس وبلاگ “Un Doctor”

دکتر علیرضا مجیدی نویسنده و موسس وبلاگ “Un Doctor”.
با بیش از 20 سال نگارش مستمر “مخلوط” در زمینه پزشکی، فناوری، سینما، کتاب و فرهنگ.
بیایید با هم متفاوت فکر کنیم!