Ārkārtīgi ambiciozajā plānā skenēt visu Zemi ar lidaru

Lidar tehnoloģija ir attālās uzrādes tehnoloģija, kas ļauj pašbraucošās automašīnas uztvert savu apkārtni. Strādājot līdzīgi kā radaram un hidrolokatoram, bet izmantojot gaismas viļņus, nevis radio vai skaņu, lidars sūta lāzera impulsus un pēc tam mēra, cik ilgs laiks nepieciešams, lai atgrieztos. To darot, tas ļauj autonomām vai daļēji autonomām automašīnām izveidot savas vides 3D modeļus un kartes, tādējādi radot izpratni par apkārtējo pasauli.

Līdz šim tik pazīstams, vai ne? Vērienīgs jauns projekts, ko izstrādājuši divi Kolorādo štata universitātes profesori, vēlas izmantot to pašu tehnoloģiju pasaules izjūta — tikai tā vietā, lai izprastu apkārtējo pasauli, viņi vēlas izprast viss pasaule — izmantojot lidaru, lai skenētu planētas Zeme kopējo virsmas laukumu. Un viņi arī steidzas to darīt.

"Zeme mainās tik ātri, ka mums ir ierobežots laiks, lai izveidotu šos 3D ierakstus, ko var saglabāt nākamajām paaudzēm,"

Dr Kriss Fišers, Kolorādo štata arheoloģijas profesors, pastāstīja Digital Trends. "Šī patiešām ir labākā dāvana, ko varam atstāt nākamajām paaudzēm."

Fišers ir apvienojies ar ģeogrāfu Stīvs Leišs lai palaistu to, ko viņi sauc Zemes arhīvs. Ideja, kā atzīmē Fišers, ir izmantot lidaru skenēšanu, lai izveidotu kultūras, ģeoloģisko un vides artefaktu kartes, kas ir apdraudētas klimata pārmaiņu dēļ. Viņi uzskata, ka tie būs noderīgi nākamajiem zinātniekiem.

Uzlādes arheoloģija

"Es esmu arheologs, kurš jau ilgu laiku ir izmantojis lidara tehnoloģiju, lai atrastu arheoloģiskās vietas un ainavas," paskaidroja Fišers.

Šī lidara izmantošana ir daudz mazāk zināma nekā tā izvietošana pašpiedziņas automašīnās. Taču rezultāti ir ne mazāk iespaidīgi. 2016. gada vasarā lidars tika izmantots, lai izveidotu sen zudušas pilsētas karti paslēpts zem džungļu vāka Kambodžā. Šajā gadījumā izmantotā lidara sistēma ļāva “skatīties cauri” šķēršļiem, piemēram, kokiem un veģetācijai, lai kartētu zemi.

Fišers veic līdzīgu darbu. Tomēr, kā viņš norāda, izsijājot savam darbam savāktos datus, viņš secināja, ka liela daļa no tā, ko viņš izmet kā nebūtisku viņa pētījumam, varētu būt ārkārtīgi svarīga citiem. "Es praktizēju to, ko saucu par" digitālo mežu izciršanu", notīrot veģetāciju, lai atklātu zemāk esošos arheoloģiskos materiālus," viņš teica. "Bet visi šie dati, kurus es digitāli notīru, ir simtiem citu zinātnieku karjera. Kad es to sapratu, arī kļuva skaidrs, ka šie lidara ieraksti ir vislabākie saglabāšanas instrumenti, jo tie reģistrē Zemes virsmu un visu, kas uz tās atrodas.

Atšķirībā no autonomos transportlīdzekļos iebūvētajiem lidara skeneriem, arheologu izmantotās lidara sistēmas parasti ir vairāk iesaistītas. Pazudušās Kambodžas pilsētas gadījumā skenēšana tika veikta, izmantojot helikopteru, kura apakšpusē bija uzstādīta lidara iekārta. Tikmēr vietnē The Earth Archive tajā ir norādīts, ka lidmašīna izmanto "blīvu infrasarkano staru režģi … pret zemi".

Veicot garāmbraucienus, ar vairāku stundu pārklājumu var sasniegt to, kas citādi prasītu burtiski gadu desmitiem ilgus uz vietas apsekojumus — un ar daudz lielāku precizitātes līmeni. Rezultāti sniedz daudz vairāk nekā vienkāršus attēlus; augstas izšķirtspējas skenēšana nodrošina pētniekiem blīvu punktu mākoni, kas var kartēt objektus trīs dimensijās.

Tāpat kā trīsdimensiju Google Earth

Zemes arhīva projektam ir trīs posmi. Pirmais solis ir izveidot bāzes ierakstu par Zemi, kāda tā ir šodien. Pētnieki apgalvo, ka vienīgais veids, kā patiesi izmērīt klimata krīzes izraisītās pārmaiņas, ir divu datu kopu — “pirms” un “pēc” datu kopa, ko var analizēt. Pašlaik lielajai planētas daļai nav augstas izšķirtspējas datu kopas “pirms”. Rezultātā zinātnieki nevar būt pārliecināti, kā viss mainās un vai iejaukšanās dod pozitīvus rezultātus.

Otrais solis ir pēc tam izveidot virtuālu, atvērtā koda planētas modeli, kas ir pieejams visiem zinātniekiem, kuri vēlas tam piekļūt. Iedomājieties to kā trīsdimensiju Google Earth. Arheologi varētu vēlēties, lai tas meklētu nedokumentētas apmetnes. Tikmēr ekologi to varētu izmantot, lai aplūkotu meža sastāvus. Ģeologi to varētu izmantot, lai pētītu tādas lietas kā hidroloģija, defekti un traucējumi. "Iespējas ir bezgalīgas," atzīmē pētnieki.

Pēdējais solis ir izstrādāt citu A.I. rīki, kas var analizēt lidara datus tādos veidos, kādus pašlaik nevar iedomāties.

"Mēs ceram, ka datums būs pieejams pēc iespējas vairāk zinātnieku no citām ieinteresētajām pusēm mēs, iespējams, nevarēsim patiesi atvērt datus, taču mēs noteikti varam tos padarīt plaši pieejamus,” Fišers teica. "Tas nozīmē, ka mēs patiešām nevaram pateikt, kā dati tiks izmantoti nākotnē. Mēs varam tikai minēt, taču tas neapšaubāmi būs kritiski.

Cik vien labi varam, cik ātri vien varam

Šķiet, ka šeit galvenais vārds ir kritisks. Pētnieki atzīmē, ka 50% no pasaules lietus mežiem jau ir zaudēti, 18 miljoni hektāru meža katru gadu tiek iznīcināts, un jūras līmeņa paaugstināšanās apdraud pilsētas, valstis un kontinentus neatpazīstams. "Ja mums nebūs šo vietu reģistra, neviens nākotnē pat neuzzinās par to esamību," teikts projekta vietnē. Tāpēc skenēšanas process ir jāsāk steidzami.

"Cik labi vien varam, cik ātri vien varam," sacīja Fišers, aprakstot ceļu uz priekšu. Projekts sākas ar Amazon, kas, kā viņš paskaidroja, "mēs uzskatām, ka varam skenēt 15 miljonus ASV dolāru." Tas sastāv no 5,5 miljoniem kvadrātkilometru (vairāk nekā uz pusi mazāks par Kanādu), kas būtu pārsteidzošs sākt. Bet tā ir tikai daļa no 148 miljoniem kvadrātkilometru, kas ir Zemes sauszemes masa ārpus okeāna. (Ja viņi plāno skenēt ūdeni, ir daudz vairāk, kas Lidar var izmantot arī zondēšanai.)

"[Ja cilvēki ir ieinteresēti], viņi var pastāstīt saviem draugiem un kaimiņiem, " turpināja Fišers. "Viņi var atbalstīt zinātni kopumā, un viņi var izdarīt spiedienu uz saviem pārstāvjiem, lai viņi virzītos uz priekšu ar klimata krīzes risinājumiem. Viņi var arī apmeklēt vietni theeartarchive.com un atstāt ziedojumu vai sniegt atbalstu. Pašlaik Zemes arhīvs ir korporatīvs un valdības neitrāls, tāpēc mēs esam atkarīgi no ziedojumu laipnības, lai paveiktu savu darbu.

Redaktoru ieteikumi

• Katastrofu uzburšana: pasaulē lielākajā viesuļvētras simulatorā
• Jauns ilgtspējīgs plāns klimata pārmaiņu mazināšanai ietver... hotdogu plīti?