De slimme steden van vandaag zijn afhankelijk van netwerken:miljarden halfgeleiderapparaten die voortdurend elektromagnetische golven (licht- en radiofrequenties) pulseren via telecommunicatiesatellieten.

Een ander genre van satellieten, speciaal uitgerust voor aardobservaties, versnelt een meer geavanceerde vorm van stedenbouw:datasteden. Deze rijken zijn niet alleen 'slim en verbonden', maar reageren ook steeds meer op elektronisch bewijs dat echte situaties en uitdagingen onthult.

In verschillende publicaties en een nieuw boek, Data Cities:hoe satellieten architectuur en design transformeren, Ik leg uit hoe het paradigma van de aardobservatiewetenschap van deze eeuw voorbestemd is om traditionele praktijken onder professionals in de gebouwde omgeving te transformeren. Dat omvat landmeters, architecten, ingenieurs, landschapsontwerpers, vastgoedontwikkelaars, bouwers en stedenbouwkundigen.

Hoe beïnvloeden alle satellietgegevens het stedenbouwkundig ontwerp?

In essentie, veel meer gedetailleerde en nauwkeurige informatie over lokale omgevingsomstandigheden zal aan ontwikkelingsteams worden verstrekt voordat nieuwe bouwconcepten worden ontworpen. Dit zou informatiever en minder tijdrovend moeten zijn dan de huidige routines. Momenteel, stedenbouwkundige autoriteiten bepalen bouwvoorstellen op basis van opgestelde milieueffectrapportages na de ontwerpfase.

Architecten en ingenieurs delen al de constructie van bouwinformatiemodellen op het scherm. Ze zouden er baat bij hebben om eerder dan nu gebruikelijk meer sitespecifieke informatie te verkrijgen. Dit zou hen in staat stellen om meer bruikbare parameters te berekenen, en ontvang nauwkeurigere prestatievoorspellingen, voor hun virtuele gebouwen en landschappen.

Aardobservatiesatellieten dragen sensor- en scannersystemen die verschillende signalen van en naar de aarde kaatsen. Deze systemen bewaken en tonen voortdurend vele omgevingscondities die normaal gesproken onzichtbaar zijn voor mensen.

Enkele innovaties op het gebied van satellietbeelden zijn:de patronen van straatverlichting die 's nachts op betrouwbare wijze verschillende steden in kaart brengen; thermo-imaging (infrarood) van de oppervlaktetemperaturen en energieverliezen van gebouwen; en high-res overzichten van door droogte getroffen gebieden, overstromingen, branden, chemische lekkages, uitbarstingen, oorlogen en andere rampen.

Aardobservatiesatellieten zijn niet nieuw. In 1946, een camera aan boord van een V-2 (ook bekend als A-4) raket, gelanceerd vanuit New Mexico, nam de eerste foto van de aarde vanuit de ruimte. De eerste satellietweerkaart werd in 1960 uitgezonden via kleine zwart-wittelevisieschermen.

Vandaag, meer dan 650 aardobservatiesatellieten opereren buiten de atmosfeer van de aarde. Sommigen draaien in een baan om de planeet om het scannen in stroken mogelijk te maken. Anderen houden geostationaire posities in boven specifieke plaatsen.

Deze satellieten werken ook op verschillende afstanden van de aarde. En ze hebben verschillende soorten scan- en detectieapparatuur. Als resultaat, ze produceren een breed scala aan beeldresoluties, stijlen en schalen van bodembedekking.

De satellieten registreren verschillende soorten milieu-informatie, afhankelijk van welke golven van het elektromagnetische spectrum worden gebruikt. Deze gegevens worden geanalyseerd en verwerkt met behulp van nauwkeurige algoritmen.

Een veelvoorkomend voorbeeld zijn datavisualisaties – vaak 2D- of 3D-videokaarten die in de loop van de tijd zijn vastgelegd. Typisch, heldere kleuren worden toegepast om contrasterende omstandigheden te benadrukken. Bijvoorbeeld, temperatuurgegevens zijn gekleurd om hitte-eilanden in steden weer te geven. Hetzelfde wordt gedaan met aerosolgegevens om patronen van koolstofvervuiling weer te geven.

Wat is de rol van Australië hierin?

Australië vliegt nog niet met satellieten. Maar in juli 2018 lanceerde het de Australian Space Agency (ASA). Onder leiding van voormalig CSIRO-directeur Megan Clark, het heeft een aanvankelijk budget van A $ 300 miljoen.

De ASA werkt samen met Geoscience Australia (GA) aan een programma van A $ 225 miljoen om de nauwkeurigheid van de gegevenspositionering te verbeteren tot 3 cm in steden met mobiele dekking. Nog eens A $ 37 miljoen gaat naar de ontwikkeling van het Digital Earth Australia-programma voor simulaties van milieugegevens.

digitale aarde, een term die Al Gore bedacht in zijn boek uit 1992, Aarde in balans, is een internationale wetenschappelijke agenda om aardobservatiesystemen te gebruiken om de oude cartografische ambitie bij te werken om "de bekende wereld als één en continu te presenteren".

Deze droom werd het meest invloedrijk verdedigd in de 20e eeuw door de Amerikaanse wetenschapper Richard Buckminster Fuller, met zijn evoluerende concepten voor een Air-Ocean World Town Plan (1928), Dymaxion-kaart (1943), Geoscope (een gigantische elektronische ruimtebol, 1962) en zijn boek, Handleiding voor Ruimteschip Aarde (1969).

In het begin van de jaren 2000, NASA (World Wind) en Google (Google Earth) lanceerden de eerste internet-enabled "virtuele globes".

In 2005, grote landen hebben het secretariaat van de Groep voor Aardobservaties (GEO) in Genève opgericht om een ​​wereldwijd genetwerkt administratie- en onlinetoegangssysteem voor geospatiale gegevens te ontwikkelen. Deze gegevens zijn in dit stadium voornamelijk afkomstig van satellieten.

Bij het programma Global Earth Observations System of Systems (GEOSS) zijn nu meer dan 200 nationale regeringen betrokken, gegevensagentschappen van de Verenigde Naties, en mondiale wetenschappelijke en niet-gouvernementele organisaties.

De vertegenwoordiger van Australië op GEO is het hoofd van de milieuafdeling van Geoscience Australia, Stuart Minchin. Werken met Minchin, een GA-team onder leiding van Adam Lewis produceerde het wereldwijd toonaangevende Data Cube-systeem voor het snel analyseren van tijdreeksstapels van Amerikaanse Landsat-beelden die de meer dan 40 breedte- en lengtegebieden van Australië bestrijken.

Europese wetenschappers gebruiken deze methode nu om een ​​gegevensgelaagde kaart van menselijke nederzettingen over de hele wereld samen te stellen.

Een andere opmerkelijke vooruitgang in stedelijke modellering komt van een publiek-private samenwerking tussen het datamarketingbedrijf van de Australische overheid, PSMA, en twee wereldwijde bedrijven:de Amerikaanse leverancier van satellietbeelden DigitalGlobe en de leverancier van bedrijfssoftware Pitney Bowes Australia. Ze bieden informatierijke online luchtfoto's van Australische buitenwijken. Multispectrale en kortegolf infraroodsensoren aan boord van DigitalGlobe's WorldView-satellieten worden gebruikt om deze beelden te maken.

Menu-opties stellen gebruikers in staat om voetafdrukken en hoogtes van gebouwen en bomen te verduidelijken, dak materialen, en locaties van zwembaden en zonnepanelen. PSMA voegt kadastrale en andere landgegevens van de overheid toe, inclusief kaveloppervlakken en straatadressen. Dit omvat meer dan 15 miljoen gebouwen op 7,6 miljoen vierkante kilometer.

Dus waar passen mensen in deze wereld?

As Al Gore noted in 1992:"… no one yet knows how to cope with the enormous volumes of data that will be routinely beamed down from orbit. "

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.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.