در مدار زمین، جایی که ماهواره‌ها چون نقطه‌هایی خاموش در تاریکی می‌چرخند، گروهی از پژوهشگران موفق شده‌اند تصویری بسازند که پیش‌تر تنها در خیال ممکن بود: نقشه سه‌بعدی ساختمان‌های زمین. این پروژه نه‌فقط درباره نقشه‌برداری، بلکه درباره درک تازه‌ای از حضور انسان بر سیاره است. از برج‌های نیویورک تا کلبه‌های گِلی کنیا، اکنون هر سازه‌ای بخشی از یک تصویر جهانی شده که با دقت خیره‌کننده‌ای جزئیات زندگی بشر را نشان می‌دهد.

در پشت این دستاورد، سال‌ها پژوهش در دانشگاه فنی مونیخ (Technical University of Munich) قرار دارد، جایی که گروه داده‌های علوم زمین به سرپرستی پروفسور شیاوشیانگ ژو، طرحی به نام GlobalBuildingAtlas را معرفی کرده‌اند. این اطلس نخستین نقشه سه‌بعدی با وضوح بالا از همه ساختمان‌های جهان است که از تصاویر ماهواره‌ای چندساله ساخته شده.

این نقشه فقط نشان نمی‌دهد که مردم کجا زندگی می‌کنند، بلکه نشان می‌دهد چگونه شهرها شکل گرفته‌اند، چه تفاوتی میان مناطق ثروتمند و فقیر وجود دارد، و حتی چطور می‌توان آینده توسعه شهری را پیش‌بینی کرد. در واقع، این کار تصویری تازه از تمدن انسانی در مقیاس جهانی به‌دست می‌دهد، تصویری که هیچ نقشه دوبعدی قادر به ارائه آن نبوده است.

از دید مدار تا جزئیات هر خانه

پژوهشگران برای ساخت این اطلس از داده‌های ماهواره‌ای از سال ۲۰۱۹ به بعد استفاده کردند. نتیجه، یک پایگاه داده عظیم شامل ۲٫۷۵ میلیارد ساختمان سه‌بعدی است که با دقتی سی‌برابر بالاتر از نقشه‌های قبلی ثبت شده‌اند. هر ساختمان به صورت مدلی با ابعاد سه در سه متر نمایش داده می‌شود، به‌طوری‌که می‌توان ارتفاع، حجم و موقعیت دقیق آن را نسبت به اطراف سنجید.

پیش از این، نقشه‌های جهانی تنها حدود ۱٫۷ میلیارد سازه را پوشش می‌دادند. اما نسخه جدید به کمک یادگیری ماشین (Machine Learning) و ترکیب داده‌ها از چندین ماهواره، توانسته است نقاط کور نقشه‌های قدیمی را از میان بردارد و تصویری کامل‌تر ارائه دهد.

در این پروژه، حدود ۹۷ درصد ساختمان‌ها به صورت مدل‌های سطح جزئیات یک (Level of Detail 1 یا LoD1) ترسیم شده‌اند، یعنی اشکال سه‌بعدی ساده‌ای که ارتفاع و هندسه اصلی هر سازه را نمایش می‌دهند.

نقشه‌ای که برای همه باز است

یکی از جنبه‌های جذاب GlobalBuildingAtlas در دسترس بودن آن برای عموم است. هر کاربر می‌تواند وارد پلتفرم شود، از دید قاره‌ای به شهرها و سپس به محله‌ها و حتی روستاهای دورافتاده زوم کند. کافی است نام یک منطقه یا آدرس را جست‌وجو کند تا محل دقیق ساختمان و ارتفاع آن را روی نقشه سه‌بعدی ببیند.

در این سطح از دقت، تفاوت میان مناطق شهری متراکم و خانه‌های پراکنده روستایی به‌خوبی آشکار می‌شود. شهرهای پرجمعیت مانند توکیو و سائوپائولو همچون جنگل‌هایی از مکعب‌های فشرده دیده می‌شوند، در حالی‌که مناطق روستایی، شبکه‌ای از نقاط کوچک پراکنده‌اند.

این بازبودن داده‌ها، به گفته پژوهشگران، نقطه عطفی در علم داده‌های زمین است، زیرا تاکنون اطلاعات مشابه معمولاً در اختیار دولت‌ها یا شرکت‌های خصوصی قرار داشت. حالا هر شهروند، پژوهشگر یا برنامه‌ریز شهری می‌تواند از آن برای تحلیل وضعیت مسکن، جمعیت یا تغییرات اقلیمی استفاده کند.

بُعد تازه‌ای از شهرنشینی

به گفته پروفسور ژو، این نقشه «نگاهی تازه به فعالیت انسان» است. او توضیح می‌دهد که اطلاعات سه‌بعدی ساختمان‌ها دید بسیار دقیق‌تری از روند شهرنشینی، تراکم و حتی فقر فراهم می‌کند. شاخصی که او معرفی کرده، «حجم ساختمان به ازای هر نفر» (Building Volume per Capita) است.

این شاخص نشان می‌دهد در مناطق ثروتمند، معمولاً حجم ساختمان‌ها به‌ازای هر نفر بیشتر است: خانه‌های وسیع‌تر، خیابان‌های پهن‌تر و برج‌های بلندتر. در مقابل، در مناطق کم‌درآمد و متراکم، این نسبت کاهش می‌یابد و می‌توان از آن برای سنجش نابرابری اجتماعی استفاده کرد.

چنین معیاری به پژوهشگران و سیاست‌گذاران امکان می‌دهد که نواحی دچار کمبود مسکن یا خدمات عمومی را به‌سرعت شناسایی کنند و برای بهبود شرایط زندگی تصمیم‌های هدفمند بگیرند.

پر کردن خلأ داده کشورهای در حال توسعه

برای دهه‌ها، داده‌های ماهواره‌ای از زمین بیشتر به نفع کشورهای ثروتمند بوده‌اند. تصاویر دقیق از اروپا، آمریکای شمالی و شرق آسیا در دسترس بود، اما قاره‌هایی مانند آفریقا و آمریکای جنوبی تقریباً بدون داده باقی مانده بودند. تیم دانشگاه مونیخ تلاش کرد این نابرابری را از میان بردارد.

با استفاده از الگوریتم‌هایی که قادر به شناسایی سقف‌ها در میان جاده‌ها، درختان و زمین‌های کشاورزی هستند، آنها توانستند خلأ داده در مناطق روستایی و کمتر دیده‌شده را پر کنند. نتیجه، تصویری واقعاً جهانی از کره زمین است که از آسمان‌خراش‌های منهتن تا خانه‌های روستایی کنیا را در بر می‌گیرد.

پژوهشگران امیدوارند این داده‌ها بتواند برنامه‌ریزی توسعه در کشورهای در حال رشد را متحول کند. برای نخستین بار، روند گسترش شهری در این مناطق می‌تواند با جزئیاتی بی‌سابقه پایش شود تا پیش از بروز بحران‌های زیرساختی، تصمیم‌های اصلاحی اتخاذ گردد.

تأثیر بر اقلیم و برنامه‌ریزی شهری

اطلس سه‌بعدی ساختمان‌های زمین فقط برای شهرسازی نیست، بلکه می‌تواند در مبارزه با تغییرات اقلیمی نقش حیاتی داشته باشد. ساختمان‌ها مسئول حدود ۴۰ درصد از انتشار گازهای گلخانه‌ای (CO₂ emissions) در جهان هستند. وقتی بدانیم هر ساختمان دقیقاً در کجا، با چه ارتفاع و تراکمی قرار دارد، می‌توانیم برآوردهای بسیار دقیق‌تری از مصرف انرژی و انتشار کربن انجام دهیم.

به این ترتیب، داده‌های اطلس نه‌فقط تصویری از آنچه ساخته شده ارائه می‌دهد، بلکه راهی برای پیش‌بینی آینده است: اینکه چه مناطقی بیشترین نیاز به بازسازی سبز دارند، یا کجا می‌توان از فناوری‌های پایدار استفاده کرد تا انتشار کربن کاهش یابد.

برای دانشمندان و سیاست‌گذاران، این اطلاعات فرصتی است تا تصمیم‌ها نه بر اساس حدس، بلکه بر پایه داده‌های دقیق اتخاذ شوند.

آینده‌ای مبتنی بر داده

تیم دانشگاه فنی مونیخ قصد دارد در گام بعدی، بُعد زمان را به این داده‌ها اضافه کند. با این کار، می‌توان تغییرات محیط ساخته‌شده را در گذر سال‌ها مشاهده کرد: شهرها چگونه گسترش می‌یابند، حومه‌ها چطور رشد می‌کنند و مناطق صنعتی چه زمانی دچار رکود می‌شوند.

در حالی‌که تا سال ۲۰۵۰ پیش‌بینی می‌شود حدود ۷۰ درصد جمعیت جهان در شهرها زندگی کنند، چنین نقشه‌ای برای مدیریت آینده شهری حیاتی خواهد بود. اکنون هر پژوهشگر یا نهاد عمومی می‌تواند از طریق پلتفرم باز اطلس، داده‌ها و کدهای مربوط را از گیت‌هاب (GitHub) دریافت کند و با آن به تحلیل محله خود یا روند توسعه شهرها بپردازد.

اطلس سه‌بعدی ساختمان‌های زمین در حقیقت نوعی «آینه جهانی» است؛ آینه‌ای که نه فقط نشان می‌دهد کجا زندگی می‌کنیم، بلکه چگونه زندگی می‌کنیم و در چه مسیری حرکت می‌کنیم.

خلاصه نهایی

دانشمندان دانشگاه فنی مونیخ برای نخستین بار نقشه سه‌بعدی ساختمان‌های زمین را منتشر کرده‌اند که شامل ۲٫۷۵ میلیارد سازه از سراسر جهان است. این نقشه با دقتی سی‌برابر بیشتر از نسخه‌های پیشین ساخته شده و به همگان اجازه می‌دهد تا جزئیات دقیق هر منطقه را مشاهده کنند. داده‌های اطلس امکان تحلیل نابرابری شهری، برنامه‌ریزی مسکن و ارزیابی تأثیر اقلیمی ساختمان‌ها را فراهم می‌کند. این طرح نمادی از آینده‌ای است که در آن تصمیم‌های جهانی بر پایه داده‌های دقیق و باز اتخاذ می‌شوند.

سؤالات رایج (FAQ)

چرا نقشه سه‌بعدی ساختمان‌های زمین اهمیت دارد؟
زیرا برای نخستین بار امکان بررسی جهانی و دقیق از وضعیت شهرها، تراکم مسکن و اثرات زیست‌محیطی را فراهم کرده است. این داده‌ها پایه‌ای برای تصمیم‌گیری‌های علمی و شهری محسوب می‌شوند.

تفاوت این نقشه با نقشه‌های دوبعدی قبلی چیست؟
در نقشه‌های دوبعدی فقط جای ساختمان‌ها دیده می‌شد، اما در نقشه سه‌بعدی حجم، ارتفاع و توزیع فضایی هر ساختمان مشخص است که تحلیل‌های دقیق‌تری از تراکم و فقر شهری می‌دهد.

آیا همه می‌توانند از این نقشه استفاده کنند؟
بله، پروژه GlobalBuildingAtlas برای عموم باز است و هر فرد می‌تواند از طریق وب آن را مشاهده کند یا داده‌ها را از گیت‌هاب دانلود کند.

چه کسی این پروژه را هدایت کرده است؟
پژوهش توسط پروفسور شیاوشیانگ ژو (Xiaoxiang Zhu) در دانشگاه فنی مونیخ انجام شده است. او ریاست کرسی علوم داده در مشاهدات زمین را برعهده دارد.

آیا این داده‌ها در مسائل زیست‌محیطی هم کاربرد دارند؟
بله، چون ساختمان‌ها منبع بزرگ انتشار گازهای گلخانه‌ای هستند، این داده‌ها برای پیش‌بینی مصرف انرژی و طراحی شهرهای کم‌کربن استفاده می‌شوند.

آیا کشورهای فقیر هم به همان اندازه پوشش داده شده‌اند؟
تیم پروژه به‌طور خاص بر مناطق کمتر دیده‌شده تمرکز کرده تا خلأ داده در آفریقا، آمریکای جنوبی و جنوب‌شرقی آسیا جبران شود و برای نخستین بار تصویری واقعی از جنوب جهان ارائه شود.

دکتر علیرضا مجیدی

پزشک، نویسنده و بنیان‌گذار وبلاگ «یک پزشک»

دکتر علیرضا مجیدی، نویسنده و بنیان‌گذار وبلاگ «یک پزشک».
با بیش از ۲۰ سال نویسندگی «ترکیبی» مستمر در زمینهٔ پزشکی، فناوری، سینما، کتاب و فرهنگ.
باشد که با هم متفاوت بیاندیشیم!