Міста часто називають живими організмами: вони ростуть, змінюються, перебудовуються та реагують на події навколо. Але до цього часу таке порівняння було здебільшого лише метафорою. Тепер науковці знайшли спосіб буквально відстежувати «життєві показники» міських територій майже в реальному часі — за допомогою супутників.
Нова система під назвою Urban Pulse дозволяє аналізувати, як змінюються міста протягом років, і виявляти приховані процеси: будівництво нових районів, знесення старих споруд, оновлення інфраструктури або розширення міст у бік природних зон.
Дослідження, опубліковане в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), показує, що супутникові дані можуть стати своєрідною «кардіограмою» для міст.
Як супутники слухають ритм міста
Зазвичай урбанізацію вивчають уже після того, як зміни стали очевидними. Фахівці порівнюють старі карти, статистику населення, дані про будівництво або аналізують супутникові знімки за різні роки.
Однак такі методи показують лише результат — наприклад, що будинок уже побудували або дорогу розширили. Вони не завжди дозволяють зрозуміти, коли саме почався процес і наскільки швидко він відбувався.
«Ми десятиліттями фіксували лише наслідки урбанізації — вже збудований будинок або готове розширення дороги. Але ми не бачили самої динаміки всередині міста», — пояснив керівник дослідження Чже Чжу, директор лабораторії Global Environmental Remote Sensing.
Urban Pulse працює інакше. Система використовує великі масиви супутникових спостережень NASA та європейської програми Sentinel-2, які дозволяють регулярно отримувати зображення одних і тих самих територій. За допомогою штучного інтелекту та аналізу часових рядів система визначає, коли саме відбуваються зміни на рівні окремих районів.
Три головні «життєві показники» міста
Дослідники перевірили роботу Urban Pulse на шести різних містах: Сіетлі, Шеньчжені, Лагосі, Мумбаї, Дубаї та Мехіко. Попри величезні відмінності у розвитку, економіці та географії, у всіх містах виявили три спільні закономірності.
Перша — урбанізація відбувається нерівномірно. Міста не ростуть стабільними темпами щороку. Часто будівельна активність виникає хвилями: періоди швидкого розвитку змінюються спокійнішими етапами.
Друга — розвиток міст має циклічний характер. Райони можуть переживати періоди активного зростання, а потім переходити у фазу уповільнення.
Третя — зміни не синхронізовані. Поки один район активно розбудовується, інший може майже не змінюватися. На думку вчених, така нерівномірність навіть може бути корисною, оскільки запобігає надмірному навантаженню на інфраструктуру та ринок праці.
Пандемія COVID-19 залишила слід на супутникових даних
Одним із цікавих випробувань системи стало спостереження за періодом пандемії COVID-19. Urban Pulse зафіксував глобальне уповільнення будівельної активності, яке дослідники порівняли з «серцевою зупинкою» міської системи. У багатьох країнах розвиток нових об’єктів різко пригальмував.
Але відновлення відбувалося по-різному. Наприклад, у Шеньчжені спад змінився швидким поверненням до активного розвитку завдяки державній політиці. У Мумбаї та Мехіко відновлення було значно повільнішим. Науковці зазначають, що міста реагують на глобальні кризи так само індивідуально, як люди реагують на хвороби.
Система може стати раннім попередженням для міст
Автори дослідження вважають, що Urban Pulse у майбутньому може допомагати владі швидше реагувати на проблеми. Наприклад, система може показати, що певний район втрачає активність, занепадає або що забудова починає небезпечно швидко поширюватися на зелені території.
Такі дані можуть бути корисними не лише урядам, а й звичайним людям. Потенційні мешканці зможуть оцінювати, наскільки район активно розвивається, а бізнес — вибирати місця для відкриття нових закладів.
Дослідники вважають, що супутники поступово перетворюються не просто на інструмент спостереження за Землею, а на своєрідну систему моніторингу стану планети. Міста більше не будуть змінюватися непомітно — їхній «пульс» можна буде побачити просто з орбіти.