Inne i den opprørende ambisiøse planen om å skanne hele jorden med lidar

Lidar-teknologien er fjernmålingsteknologien som tillater det selvkjørende biler å oppfatte omgivelsene sine. Lidar fungerer på samme måte som radar og sonar, men bruker lysbølger i stedet for radio eller lyd, og sender ut laserpulser og måler deretter hvor lang tid det tar å sprette tilbake. Ved å gjøre det lar det autonome eller semi-autonome biler lage 3D-modeller og kart over miljøet, og dermed gi mening om verden rundt dem.

Så langt, så kjent, ikke sant? Et ambisiøst nytt prosjekt fra to professorer ved Colorado State University ønsker å bruke den samme teknologien til også å lage følelse av verden - bare i stedet for bare å gi mening om verden direkte rundt dem, ønsker de å forstå hel verden - ved å bruke lidar for å skanne det totale overflatearealet til planeten Jorden. Og de har det travelt med å gjøre det også.

"Jorden endrer seg så raskt at vi har begrenset tid til å lage disse 3D-postene som kan bevares for fremtidige generasjoner,"

Dr. Chris Fisher, professor i arkeologi ved Colorado State, fortalte Digital Trends. "Dette er virkelig den ultimate gaven vi kan gi til fremtidige generasjoner."

Fisher har slått seg sammen med geograf Steve Leisz å lansere det de kaller Jordarkivet. Ideen, som Fisher bemerker, er å bruke lidar-skanning for å generere kart over kulturelle, geologiske og miljømessige gjenstander som er i fare i møte med klimaendringer. De tror disse vil være nyttige for fremtidige forskere.

Superladende arkeologi

"Jeg er en arkeolog som har brukt lidar-teknologi i lang tid for å finne arkeologiske steder og landskap," forklarte Fisher.

Denne bruken av lidar er langt mindre kjent enn dens utplassering i selvkjørende biler. Men resultatene er ikke mindre imponerende. Sommeren 2016 ble lidar brukt til å lage et kart over en for lengst tapt by gjemt under jungeldekke i Kambodsja. Lidar-systemet som ble utplassert i det tilfellet gjorde det mulig å "se gjennom" hindrende funksjoner som trær og vegetasjon for å kartlegge bakken under.

Fisher utfører lignende arbeid. Men som han påpeker, mens han så gjennom dataene som ble samlet inn for arbeidet sitt, konkluderte han med at mye av det han forkastet som irrelevant for forskningen hans kunne være ekstremt relevant for andre. "Jeg praktiserer det jeg kaller 'digital avskoging', ved å skrubbe vekk vegetasjonen for å avsløre det arkeologiske materialet nedenfor," sa han. "Men alle disse dataene jeg fjerner digitalt er karrieren til hundrevis av andre forskere. Da jeg innså dette ble det også klart at disse lidar-registrene representerer de ultimate bevaringsverktøyene ved at de registrerer jordens overflate og alt på den.»

I motsetning til lidar-skannere om bord i autonome kjøretøy, har lidar-systemene som brukes av arkeologer en tendens til å være mer, vel, involvert. Når det gjelder den tapte kambodsjanske byen, ble skanningene gjort ved hjelp av et helikopter med en lidar-rigg installert på undersiden. I mellomtiden, på The Earth Archive-nettstedet, refererer det til bruk av et fly for å skyte et "tett rutenett av infrarøde stråler... mot bakken."

Ved å utføre forbikjøringer kan flere timers dekning oppnå det som ellers ville kreve bokstavelig talt tiår med undersøkelser på bakken – og med langt større nøyaktighetsnivåer. Resultatene gjør mye mer enn enkle bilder også; skanningen med høy oppløsning gir forskere en tett sky av punkter som kan kartlegge objekter i tre dimensjoner.

Som en tredimensjonal Google Earth

Det er tre faser i The Earth Archive-prosjektet. Det første trinnet er å lage en baseline-registrering av jorden slik den er i dag. Forskerne hevder at den eneste måten å virkelig måle klimakriseinduserte endringer på er å ha to sett med data - et "før" og "etter" - datasett som kan analyseres. Akkurat nå eksisterer det ikke noe "før"-datasett med høy oppløsning for det meste av planeten. Som et resultat kan forskerne ikke være sikre på nøyaktig hvordan ting endrer seg og om intervensjoner gir positive resultater.

Det andre trinnet er å bygge en virtuell, åpen kildekode-modell av planeten som er tilgjengelig for alle forskere som ønsker å få tilgang til den. Se for deg det som en tredimensjonal Google Earth. Arkeologer vil kanskje ha dette for å søke etter udokumenterte bosetninger. Økologer kunne i mellomtiden bruke den til å se på skogsammensetninger. Geologer kan bruke det til å studere ting som hydrologi, feil og forstyrrelser. "Mulighetene er uendelige," bemerker forskerne.

Det siste trinnet er å utvikle andre A.I. verktøy som kan analysere lidar-dataene på måter som foreløpig ikke kan tenkes.

"Vi håper å gjøre datoen tilgjengelig for så mange forskere i andre interesserte interessenter som mulig Vi kan kanskje ikke virkelig åpne dataene, men vi kan absolutt gjøre dem allment tilgjengelige,» Fisher sa. "Det betyr at vi egentlig ikke kan si hvordan dataene vil bli brukt i fremtiden. Vi kan bare gjette - men det vil utvilsomt være kritisk."

Så godt vi kan, så raskt vi kan

Kritisk ser ut til å være det avgjørende ordet her. Forskerne bemerker at 50 % av verdens regnskoger allerede er tapt, 18 millioner hektar med skog blir ødelagt hvert år, og stigende havnivåer truer med å gjengi byer, land og kontinenter ugjenkjennelig. "Med mindre vi har en oversikt over disse stedene, vil ingen i fremtiden engang vite at de eksisterte," bemerker prosjektets nettsted. Det haster derfor å starte skanneprosessen.

"Så godt vi kan, så raskt vi kan," sa Fisher og beskrev veien videre. Prosjektet starter med Amazonas som, forklarte han, "vi tror vi kan skanne for 15 millioner dollar." Består av 5,5 millioner kvadratkilometer (mer enn halvparten av Canadas størrelse) som ville være en fantastisk start. Men det er bare en brøkdel av de 148 millioner kvadratkilometerne som er jordens ikke-have landmasse. (Det er betydelig mer hvis de planlegger å skanne vann, som lidar kan også brukes til å sondere.)

"[Hvis folk er interessert] kan de fortelle det til venner og naboer," fortsatte Fisher. «De kan støtte vitenskap generelt, og de kan presse sine representanter til å gå videre med løsninger på klimakrisen. De kan også besøke theeartharchive.com og gi en donasjon eller gi støtte. Akkurat nå er The Earth Archive bedrifts- og regjeringsnøytralt, så vi er avhengige av donasjoners vennlighet for å få arbeidet vårt gjort.»

Redaktørenes anbefalinger

• Fremmane katastrofer: Inne i verdens største orkansimulator
• Ny bærekraftig plan for å dempe klimaendringer involverer... en pølsekoker?