¿Dónde viven los humanos? Un nuevo mapa ofrece más detalles que nunca.

imagen de un mapa estilizado Sr. tecnología

Uno de los objetivos importantes de la geografía es evaluar la presencia humana y su impacto en todo el planeta. Un buen punto de partida es entender dónde viven los humanos.

Es más fácil decirlo que hacerlo. La población mundial es de alrededor de 7 mil millones, y aproximadamente la mitad vive en ciudades. Muchas empresas han cartografiado ciudades modernas y asentamientos más pequeños con entusiasmo. Empresas como Google y Microsoft, e incluso la organización de código abierto OpenStreetMaps, tienen mapas completos de muchas áreas del mundo.

Pero este trabajo tiende a centrarse en el mundo desarrollado, donde las ganancias potenciales son mayores, y en las áreas urbanas donde la concentración de personas es mayor. Además, los mapas comerciales varían en resolución y se basan en imágenes comerciales cuyo acceso es muy costoso.

Por lo tanto, los geógrafos han hecho durante mucho tiempo sus propios mapas de asentamientos humanos que son más precisos, coherentes a nivel mundial y están disponibles gratuitamente. Estos mapas se basan en datos satelitales no comerciales y cubren todo el planeta. El primero, de la década de 1980, tenía una resolución de alrededor de un kilómetro; la encarnación más reciente, llamada Global Urban Footprint, tiene una resolución de 12 metros y se basa en datos recopilados en 2012.

Estos mapas tienen sus limitaciones, por supuesto. La Huella Urbana Global se basa en imágenes de radar tomadas por un par de satélites alemanes llamados TerraSAR-X y TanDEM-X. Un problema es que los bosques densos se parecen mucho a los asentamientos en los datos de radar y, en ocasiones, las condiciones atmosféricas pueden distorsionar las imágenes.

Los mapas de asentamientos basados ​​puramente en datos ópticos tienen deficiencias similares. Por ejemplo, la Capa Global de Asentamientos Humanos producida por el Centro Conjunto de Investigación de la Comisión Europea se basa en una resolución de 30 metros del satélite Landsat-8. En estas imágenes, el suelo desnudo y la arena a veces se pueden confundir con asentamientos, y también pueden verse distorsionados u oscurecidos por las condiciones atmosféricas.

Por lo tanto, los geógrafos desean con ansias un mapa de mayor resolución que supere estos problemas y que sea coherente a nivel mundial y esté disponible gratuitamente.

Ingrese a Mattia Marconcini y sus colegas del Centro Aeroespacial Alemán en Wessling, quienes han presentado un mapa global de asentamientos humanos que muestra la huella de la humanidad con más detalle y con mayor precisión que nunca. Llaman a su mapa World Settlement Footprint 2015 (el año en que se tomaron las imágenes), y está disponible gratuitamente en el sitio web de intercambio de datos académicos Figshare. (¡El conjunto de datos es enorme!)

Los investigadores han hecho todo lo posible para minimizar o eliminar los errores que han plagado mapas anteriores. Lo hacen de dos maneras.

Primero, para sortear las distorsiones causadas por el clima extremo o inusual, estudiaron varias imágenes del mismo lugar tomadas en diferentes fechas pero dentro del período objetivo del año 2015.

Luego compararon estas imágenes, partiendo del supuesto de que los asentamientos humanos cambian con el tiempo de manera diferente a otras características de la superficie, como bosques, tierras agrícolas, etc. Esto también mitiga los efectos de los fenómenos meteorológicos extremos.

En segundo lugar, realizaron este análisis en imágenes de radar del satélite de radar Sentinel-1 y en imágenes ópticas del satélite de observación de la Tierra Landsat-8. De esta forma, las deficiencias de las imágenes de radar se ven mitigadas por las imágenes ópticas y viceversa.

En total, el equipo ha analizado más de 300.000 imágenes de la superficie de la Tierra, y solo los datos ópticos ascienden a 1,5 petabytes. Finalmente, los dos resultados se combinan correctamente, dicen Marconcini y sus colegas, y agregan que esta es la primera vez que se realiza este tipo de doble análisis.

Por supuesto, este trabajo no puede ser realizado por ojos humanos. En cambio, los análisis se realizan automáticamente mediante un algoritmo de visión artificial que se ejecuta en una supercomputadora en la República Checa y por Google a través de su plataforma de computación en la nube. El algoritmo está entrenado para detectar asentamientos humanos y distinguirlos de otros usos del suelo.

Hay otra diferencia importante entre World Settlement Footprint 2015 y los mapas anteriores. Para garantizar que la clasificación de los asentamientos sea precisa, los investigadores utilizaron colaboración humana para verificar un conjunto de 900,000 áreas seleccionadas al azar con datos reales.

Curiosamente, esos datos son imágenes de Google Earth, que tienen una resolución que varía de 1,5 metros, para imágenes satelitales ópticas, a solo 15 centímetros para datos aéreos. Estas imágenes comerciales no se pueden utilizar para hacer el mapa en sí porque son demasiado caras.

Marconcini y sus colegas describen este tipo de validación como algo sin precedentes.

El resultado es un mapa de la huella de la humanidad en todo el planeta (excluyendo la Antártida) con una precisión y consistencia sin precedentes. Todavía hay algunas limitaciones, sin embargo. El mapa tiene una resolución de 10 metros, lo que dificulta la detección de estructuras pequeñas como chozas, cobertizos y tiendas de campaña o viviendas protegidas por un follaje considerable. Por lo tanto, no tiene en cuenta a los nómadas ni a nadie que viva en una vivienda pequeña y aislada.

Sin embargo, Marconcini y sus colegas han creado un trabajo valioso que ayudará a los demógrafos, sociólogos, economistas y muchos otros investigadores a comprender mejor los asentamientos humanos y su impacto.

Los asentamientos humanos son la causa y la consecuencia de la mayoría de los cambios ambientales y sociales en la Tierra, dicen. Este trabajo debería ayudar a entender cómo.

Ref: arxiv.org/abs/1910.12707 : Esbozando dónde viven los humanos: la huella de los asentamientos mundiales 2015

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