Inde i den uhyrligt ambitiøse plan om at scanne hele Jorden med lidar

Lidar-teknologien er fjernmålingsteknologien, der tillader det selvkørende biler at opfatte deres omgivelser. Lidar fungerer på samme måde som radar og sonar, men bruger lysbølger i stedet for radio eller lyd, og udsender laserimpulser og måler derefter, hvor lang tid det tager at hoppe tilbage. På den måde giver det autonome eller semi-autonome biler mulighed for at skabe 3D-modeller og kort over deres omgivelser og derved give mening om verden omkring dem.

Så langt, så velkendt, ikke? Et ambitiøst nyt projekt fra to professorer ved Colorado State University ønsker at bruge den samme teknologi til også at lave følelse af verden - kun i stedet for bare at give mening om verden direkte omkring dem, ønsker de at forstå hel verden — ved at bruge lidar til at scanne det samlede overfladeareal af planeten Jorden. Og de har også travlt med at gøre det.

"Jorden ændrer sig så hurtigt, at vi har begrænset tid til at skabe disse 3D-optegnelser, som kan bevares for fremtidige generationer,"

Dr. Chris Fisher, professor i arkæologi ved Colorado State, fortalte Digital Trends. "Dette er virkelig den ultimative gave, som vi kan efterlade til fremtidige generationer."

Fisher har slået sig sammen med geograf Steve Leisz at lancere det, de kalder Jordarkivet. Ideen, som Fisher bemærker, er at bruge lidar-scanning til at generere kort over kulturelle, geologiske og miljømæssige artefakter, der er i fare i lyset af klimaændringer. De mener, at disse vil være nyttige for fremtidige videnskabsmænd.

Superladning arkæologi

"Jeg er en arkæolog, der har brugt lidar-teknologi i lang tid til at finde arkæologiske steder og landskaber," forklarede Fisher.

Denne brug af lidar er langt mindre kendt end dens anvendelse i selvkørende biler. Men resultaterne er ikke mindre imponerende. I sommeren 2016 blev lidar brugt til at skabe et kort over en for længst tabt by skjult under jungledækket i Cambodja. Lidar-systemet, der blev indsat i det tilfælde, gjorde det muligt at "kigge igennem" hindrende funktioner såsom træer og vegetation for at kortlægge jorden nedenunder.

Fisher udfører lignende arbejde. Men som han påpeger, da han gennemgik de indsamlede data til sit arbejde, konkluderede han, at meget af det, han kasserede som irrelevant for hans forskning, kunne være yderst relevant for andre. "Jeg praktiserer, hvad jeg kalder 'digital skovrydning', ved at skrubbe vegetationen væk for at afsløre de arkæologiske materialer nedenfor," sagde han. "Men alle de data, jeg fjerner digitalt, er karrierer for hundredvis af andre videnskabsmænd. Da jeg indså dette blev det også klart, at disse lidar-optegnelser repræsenterer de ultimative bevaringsværktøjer, idet de registrerer jordens overflade og alt på den."

I modsætning til de indbyggede lidar-scannere i autonome køretøjer, har de lidar-systemer, der bruges af arkæologer, en tendens til at være mere, ja, involveret. I tilfældet med den tabte cambodjanske by blev scanningerne foretaget ved hjælp af en helikopter med en lidar-rig installeret på undersiden. I mellemtiden, på The Earth Archive-webstedet, refererer det til at bruge et fly til at skyde et "tæt gitter af infrarøde stråler... mod jorden."

Ved at udføre forbiflyvninger kan adskillige timers dækning opnå, hvad der ellers ville kræve bogstaveligt talt årtiers undersøgelser på jorden - og med langt højere niveauer af nøjagtighed. Resultaterne gør også meget mere end simple billeder; scanningen i høj opløsning giver forskerne en tæt sky af punkter, som kan kortlægge objekter i tre dimensioner.

Som en tredimensionel Google Earth

Der er tre faser i The Earth Archive-projektet. Det første skridt er at skabe en basislinje for Jorden, som den er i dag. Forskerne hævder, at den eneste måde virkelig at måle klimakrise-inducerede ændringer på er at have to sæt data - et "før" og "efter" - datasæt, der kan analyseres. Lige nu eksisterer der intet "før"-datasæt i høj opløsning for det meste af planeten. Som følge heraf kan forskerne ikke være sikre på, præcis hvordan tingene ændrer sig, og om interventioner giver positive resultater.

Det andet trin er derefter at bygge en virtuel, open source-model af planeten, der er tilgængelig for alle videnskabsmænd, der ønsker at få adgang til den. Forestil dig det som en tredimensionel Google Earth. Arkæologer vil måske have dette til at søge efter udokumenterede bopladser. Økologer kunne i mellemtiden bruge det til at se på skovsammensætninger. Geologer kunne bruge det til at studere ting som hydrologi, fejl og forstyrrelser. "Mulighederne er uendelige," konstaterer forskerne.

Det sidste trin er at udvikle andre A.I. værktøjer, der kan analysere lidar-dataene på måder, som man ikke i øjeblikket kan forestille sig.

"Vi håber at gøre datoen tilgængelig for så mange forskere i andre interesserede interessenter som muligt Vi er måske ikke i stand til virkelig at åbne dataene, men vi kan helt sikkert gøre dem bredt tilgængelige,” Fisher sagde. "Det betyder, at vi reelt ikke kan sige, hvordan dataene vil blive brugt i fremtiden. Vi kan kun gætte - men det vil uden tvivl være kritisk."

Så godt vi kan, så hurtigt vi kan

Kritisk ser ud til at være det afgørende ord her. Forskerne bemærker, at 50% af verdens regnskove allerede er gået tabt, 18 millioner hektar skov ødelægges hvert år, og stigende havniveauer truer med at gøre byer, lande og kontinenter uigenkendelige. "Medmindre vi har en registrering af disse steder, vil ingen i fremtiden endda vide, at de eksisterede," bemærker projektets hjemmeside. Det haster derfor at starte scanningsprocessen.

"Så godt vi kan, så hurtigt vi kan," sagde Fisher og beskrev vejen frem. Projektet starter med Amazonas, som, forklarede han, "vi tror, ​​vi kan scanne for 15 millioner dollars." Bestående af 5,5 millioner kvadratkilometer (mere end halvdelen af ​​Canadas størrelse), ville det være fantastisk Start. Men det er kun en brøkdel af de 148 millioner kvadratkilometer, der er Jordens ikke-have landmasse. (Der er betydeligt mere, hvis de planlægger at scanne vand, hvilket lidar kan også bruges til at sondere.)

"[Hvis folk er interesserede] kan de fortælle det til deres venner og naboer," fortsatte Fisher. »De kan generelt støtte videnskaben, og de kan presse deres repræsentanter til at komme videre med løsninger på klimakrisen. De kan også besøge theeartharchive.com og efterlade en donation eller yde støtte. Lige nu er The Earth Archive virksomheds- og regeringsneutral, så vi er afhængige af donationers venlighed for at få vores arbejde gjort."

Redaktørernes anbefalinger

• Fremmanende katastrofer: Inde i verdens største orkansimulator
• Ny bæredygtig plan for at afbøde klimaændringer involverer... en pølsekoger?