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Tecnología y Sociedad

Este es el mapa más detallado de la huella humana en el planeta

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Combinando imágenes de radar con datos ópticos y analizándolas con un algoritmo de visión artificial, un grupo de investigadores ha creado World Settlement Footprint. Este mapa, disponible gratuitamente, identifica los asentamientos humanos con un nivel de detalle sin precedentes

  • por Emerging Technology From The Arxiv | traducido por Ana Milutinovic
  • 04 Diciembre, 2019

Uno de los objetivos fundamentales de la geografía es analizar la presencia humana y su impacto en todo el planeta. Y un buen punto de partida es entender dónde vive la gente.

Es más fácil decirlo que hacerlo. La población mundial es de aproximadamente unos 7.000 millones de personas, con alrededor de la mitad de ellas viviendo en las ciudades. Muchas compañías han elaborado mapas de ciudades modernas y pequeños asentamientos con entusiasmo. Empresas como Google y Microsoft e incluso la organización de código abierto OpenStreetMap tienen mapas detallados de muchas zonas del planeta.

Pero este trabajo se suele centrar en el mundo desarrollado, donde los posibles beneficios son mayores, y en áreas urbanas donde la concentración de personas es más alta. Además, los mapas comerciales varían en resolución y se basan en imágenes comerciales a las que cuesta bastante acceder.

Por eso, los geógrafos llevan mucho tiempo creando sus propios mapas de asentamientos humanos, que son más precisos, coherentes a nivel mundial y que están disponibles de forma gratuita. 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 versión más reciente, llamada Global Urban Footprint, tiene una resolución de 12 metros y está basado en los datos recogidos en 2012.

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

Los mapas de asentamientos basados exclusivamente en los datos ópticos tienen defectos similares. Por ejemplo, el mapa Global Human Settlement Layer creado por el Centro Común de Investigación de la Comisión Europea está basado en una resolución de 30 metros desde un satélite Landsat-8. En estas imágenes, el suelo sin vegetación y la arena a veces se pueden confundir con los asentamientos y también pueden distorsionarse u oscurecerse por las condiciones atmosféricas.

Por eso, los geógrafos desean realmente disponer de un mapa de mayor resolución que supere estos problemas, que sea globalmente consistente y que esté disponible de forma gratuita.

El científico del Centro Aeroespacial Alemán en Wessling (Alemania) Mattia Marconcini y sus compañeros han presentado un mapa global de asentamientos humanos que muestra la huella de la humanidad con más detalle y con mayor precisión que nunca. Han denominado a su mapa World Settlement Footprint (Huella del Asentamiento Mundial) 2015 (el año en el que se tomaron las imágenes) y han permitido que esté disponible gratuitamente en el sitio web de intercambio de datos académicos Figshare. (¡El grupo de datos es enorme!)

Los investigadores han hecho todo lo posible para minimizar o eliminar los errores que existían en los mapas anteriores. Lo han hecho de dos formas.

Primero, para evitar las distorsiones provocadas por las condiciones climáticas anómalas o extremas, analizaron varias imágenes captadas en la misma ubicación y en diferentes fechas, pero dentro del periodo objetivo del año 2015.

Después compararon estas imágenes, bajo el supuesto de que los asentamientos humanos cambian con el tiempo de forma diferente a otros elementos de la superficie, como los bosques, las tierras agrícolas, etc. Esto también mitiga los efectos de los fenómenos meteorológicos extremos.

En segundo lugar, realizaron este análisis con las imágenes de radar del satélite Sentinel-1 y con las imágenes ópticas del satélite de observación de la Tierra Landsat-8. De esta manera, las deficiencias de las imágenes de radar se reducen gracias a 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. "Por fin, los dos resultados se combinan adecuadamente", afirman Marconcini y sus colegas, que añaden que esta es la primera vez que se realiza este tipo de doble análisis.

Por supuesto, este trabajo no se puede llevar a cabo con la vista humana. En cambio, los análisis se realizan automáticamente a través de un algoritmo de visión artificial que se ejecuta en un superordenador en la República Checa y con Google a través de su plataforma de computación en la nube. El algoritmo está entrenado para detectar asentamientos humanos y distinguirlos de otros usos de la tierra.

Hay otra diferencia importante entre el World Settlement Footprint 2015 y los mapas anteriores. Para garantizar la precisión en la clasificación del asentamiento, los investigadores utilizaron crowdsourcing para verificar un conjunto de 900.000 áreas seleccionadas al azar con datos reales sobre el terreno.

Curiosamente, esos datos son imágenes de Google Earth, que tiene una resolución que varía de 1,5 metros, para imágenes ópticas de satélite a solo 15 centímetros para datos aéreos. Estas imágenes comerciales no se pueden usar para crear el mapa en sí porque sería demasiado caro.

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

El resultado es un mapa de la huella de la humanidad de todo el planeta (excluyendo la Antártida) con una precisión y consistencia sin precedentes. No obstante, todavía hay algunas limitaciones. El mapa tiene una resolución de 10 metros, lo que hace que sea difícil detectar pequeñas estructuras como cabañas, almacenes, tiendas de campaña y viviendas cubiertas por mucha vegetación. Por eso, no representa bien a los nómadas ni a los que viven en viviendas pequeñas y aisladas.

Sin embargo, Marconcini y sus colegas han creado un valioso trabajo que ayudará a los demógrafos, sociólogos, economistas y a 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 medioambientales y sociales en la Tierra", concluyen. Este trabajo debería ayudar a entender eso.

Ref: https://arxiv.org/abs/1910.12707: Outlining Where Humans Live ‒ The World Settlement Footprint 2015

Tecnología y Sociedad

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