Vnútri nehorázne ambiciózneho plánu skenovať celú Zem lidarom

Technológia Lidar je technológia diaľkového snímania, ktorá to umožňuje samoriadiace autá vnímať svoje okolie. Funguje podobným spôsobom ako radar a sonar, ale namiesto rádia alebo zvuku používa svetelné vlny, vysiela laserové impulzy a potom meria, ako dlho trvá, kým sa odrazí späť. Pritom umožňuje autonómnym alebo poloautonómnym autám vytvárať 3D modely a mapy ich prostredia, čím dáva zmysel okolitému svetu.

Zatiaľ také známe, však? Ambiciózny nový projekt dvoch profesorov z Colorado State University chce použiť rovnakú technológiu aj na výrobu zmysel pre svet – len namiesto toho, aby dávali zmysel svetu priamo okolo seba, chcú dávať zmysel tomu celý svete — pomocou lidaru na skenovanie celkovej plochy povrchu planéty Zem. A tiež sa s tým ponáhľajú.

„Zem sa mení tak rýchlo, že máme obmedzený čas na vytvorenie týchto 3D záznamov, ktoré možno uchovať pre budúce generácie,“

Dr Chris Fisher, profesor archeológie v štáte Colorado, povedal pre Digital Trends. "Toto je skutočne ten najvyšší dar, ktorý môžeme zanechať budúcim generáciám."

Fisher sa spojil s geografom Steve Leisz spustiť to, čo volajú Archív Zeme. Myšlienkou, ako poznamenáva Fisher, je použiť skenovanie lidaru na vytvorenie máp kultúrnych, geologických a environmentálnych artefaktov, ktoré sú ohrozené zmenou klímy. Veria, že to bude užitočné pre budúcich vedcov.

Preplňujúca archeológia

"Som archeológ, ktorý už dlho používa technológiu lidar na nájdenie archeologických nálezísk a krajiny," vysvetlil Fisher.

Toto použitie lidaru je oveľa menej známe ako jeho nasadenie v samoriadiacich autách. Ale výsledky nie sú o nič menej pôsobivé. V lete 2016 bol lidar použitý na vytvorenie mapy dávno strateného mesta skrytý pod krytom džungle v Kambodži. Systém lidar nasadený v tomto prípade umožnil „prehliadnuť“ prekážky, ako sú stromy a vegetácia, aby sa zmapovala zem pod nimi.

Fisher vykonáva podobnú prácu. Ako však podotýka, keď si preosial údaje zozbierané pre svoju prácu, dospel k záveru, že mnohé z toho, čo vyradil ako nepodstatné pre svoj výskum, by mohlo byť mimoriadne relevantné pre ostatných. „Praktizujem to, čomu hovorím ‚digitálne odlesňovanie‘, drhnutie vegetácie, aby som odhalil archeologické materiály pod nimi,“ povedal. „Ale všetky tie údaje, ktoré digitálne čistím, sú kariérou stoviek ďalších vedcov. Keď som si to uvedomil, bolo tiež jasné, že tieto lidarové záznamy predstavujú dokonalé nástroje ochrany v tom, že zaznamenávajú povrch Zeme a všetko, čo je na ňom.

Na rozdiel od palubných skenerov lidar v autonómnych vozidlách, systémy lidar používané archeológmi majú tendenciu byť viac zapojené. V prípade strateného kambodžského mesta boli skeny vykonané pomocou vrtuľníka s lidarovou súpravou nainštalovanou na spodnej strane. Medzitým sa na webovej stránke The Earth Archive odvoláva na použitie lietadla na snímanie „hustej siete infračervených lúčov... smerom k zemi“.

Uskutočnením preletov môže niekoľko hodín pokrytia dosiahnuť to, čo by si inak vyžadovalo doslova desaťročia pozemných prieskumov – a s oveľa vyššou úrovňou presnosti. Výsledky dokážu oveľa viac ako len jednoduché obrázky; skenovanie s vysokým rozlíšením poskytuje výskumníkom hustý mrak bodov, ktoré môžu mapovať objekty v troch rozmeroch.

Ako trojrozmerný Google Earth

Projekt The Earth Archive má tri fázy. Prvým krokom je vytvorenie základného záznamu Zeme tak, ako je dnes. Výskumníci tvrdia, že jediný spôsob, ako skutočne merať zmeny spôsobené klimatickou krízou, je mať dva súbory údajov – „pred“ a „po“ – súbor údajov, ktoré možno analyzovať. Pre väčšinu planéty momentálne neexistuje žiadny súbor údajov „pred“ s vysokým rozlíšením. V dôsledku toho si vedci nemôžu byť istí, ako presne sa veci menia a či zásahy prinášajú pozitívne výsledky.

Druhým krokom je vytvorenie virtuálneho modelu planéty s otvoreným zdrojovým kódom, ktorý je prístupný všetkým vedcom, ktorí k nemu chcú mať prístup. Predstavte si to ako trojrozmernú aplikáciu Google Earth. Archeológovia by to mohli chcieť, aby pátrali po nezdokumentovaných osadách. Ekológovia by ho medzitým mohli využiť pri pohľade na zloženie lesa. Geológovia by ho mohli použiť na štúdium vecí, ako je hydrológia, zlomy a poruchy. „Možnosti sú nekonečné,“ poznamenávajú vedci.

Posledným krokom je vývoj ďalších A.I. nástroje, ktoré dokážu analyzovať údaje lidaru spôsobmi, ktoré si v súčasnosti nemožno predstaviť.

„Dúfame, že tento dátum sprístupníme čo najväčšiemu počtu vedcov z iných zainteresovaných strán možno nebudeme schopní skutočne sprístupniť údaje ako open source, ale určite ich môžeme sprístupniť široko,“ Fisher povedal. "To znamená, že naozaj nemôžeme povedať, ako sa budú údaje v budúcnosti používať. Môžeme len hádať - ale nepochybne to bude kritické."

Ako najlepšie vieme, tak rýchlo, ako sa len dá

Kritický sa tu javí ako kľúčové slovo. Vedci poznamenávajú, že 50 % svetových dažďových pralesov už bolo stratených, 18 miliónov akrov lesa sa každý rok ničí a stúpajúca hladina morí ohrozuje mestá, krajiny a kontinenty na nerozoznanie. „Pokiaľ nebudeme mať záznam o týchto miestach, nikto v budúcnosti ani nebude vedieť, že existovali,“ uvádza sa na webovej stránke projektu. Spustenie procesu skenovania je preto naliehavé.

"Ako najlepšie vieme, tak rýchlo, ako môžeme," povedal Fisher a opísal cestu vpred. Projekt začína Amazonkou, o ktorej, ako vysvetlil, „sme presvedčení, že dokážeme naskenovať 15 miliónov dolárov“. Pozostáva z 5,5 milióna štvorcových kilometrov (viac ako polovica veľkosti Kanady), čo by bolo úžasné začať. Ale je to len zlomok zo 148 miliónov štvorcových kilometrov, ktoré tvoria neoceánsku pevninu Zeme. (Je toho oveľa viac, ak plánujú skenovať vodu, čo lidar možno použiť aj na sondovanie.)

„[Ak majú ľudia záujem], môžu to povedať svojim priateľom a susedom,“ pokračoval Fisher. „Môžu podporovať vedu vo všeobecnosti a môžu tlačiť na svojich zástupcov, aby napredovali s riešeniami klimatickej krízy. Môžu tiež navštíviť stránku theeartharchive.com a zanechať dar alebo poskytnúť podporu. Práve teraz je Archív Zeme neutrálny z hľadiska korporácie a vlády, takže pri vykonávaní našej práce závisíme od láskavosti darov.“

Odporúčania redaktorov

• Vyčarovanie katastrof: Vnútri najväčšieho simulátora hurikánu na svete
• Nový udržateľný plán na zmiernenie klimatických zmien zahŕňa... varič hot dogov?