Dagens smarta städer är beroende av nätverk:squillioner av halvledarenheter som ständigt pulserar elektromagnetiska vågor (ljus och radiofrekvenser) genom telekommunikationssatelliter.

En annan genre av satelliter, speciellt utrustad för jordobservationer, accelererar en mer avancerad form av urbanism:datastäder. Dessa världar är inte bara "smarta och uppkopplade" utan också alltmer lyhörda för elektroniska bevis som avslöjar verkliga situationer och utmaningar.

I olika publikationer och en ny bok, Data Cities:Hur satelliter transformerar arkitektur och design, Jag förklarar hur detta århundrades vetenskapsparadigm för jordobservation är avsett att förändra traditionella metoder bland yrkesverksamma inom byggd miljö. Det inkluderar lantmätare, arkitekter, ingenjörer, landskapsdesigner, fastighetsutvecklare, byggare och stadsplanerare.

Hur påverkar all satellitdata stadsdesign?

I huvudsak, mycket mer detaljerad och korrekt information om lokala miljöförhållanden kommer att tillhandahållas utvecklingsteam innan nya byggnadskoncept utformas. Detta borde vara mer informativt och mindre tidsödande än nuvarande rutiner. För närvarande, planmyndigheter fastställer byggnadsförslag utifrån utarbetade miljökonsekvensbeskrivningar efter designfasen.

Arkitekter och ingenjörer delar redan konstruktionen av byggnadsinformationsmodeller på skärmen. De bör dra nytta av att få mer platsspecifik information tidigare än vad som nu är vanligt. Detta skulle tillåta dem att beräkna mer användbara parametrar, och få mer exakta prestandaprognoser, för sina virtuella byggnader och landskap.

Jordobservationssatelliter bär sensor- och skannersystem som studsar olika signaler till och från jorden. Dessa system övervakar och visar ständigt många miljöförhållanden som normalt sett är osynliga för människor.

Några innovationer inom sat-avbildning inkluderar:mönstren för gatubelysning som på ett tillförlitligt sätt kartlägger olika städer på natten; termoavbildning (infraröd) av yttemperaturer och energiförluster i byggnader; och högupplösta översikter över områden som drabbats av torka, översvämning, bränder, kemikaliespill, utbrott, krig och andra katastrofer.

Jordobservationssatelliter är inte nya. 1946, en kamera ombord på en V-2 (aka A-4) missil som avfyrades från New Mexico tog den första bilden av jorden från rymden. Den första satellitväderkartan sändes genom små svartvita tv-skärmar 1960.

I dag, mer än 650 jordobservationssatelliter verkar utanför jordens atmosfär. Vissa kretsar runt planeten för att tillåta skanning i sträckor. Andra håller geostationära positioner ovanför specifika platser.

Dessa satelliter fungerar också på olika avstånd från jorden. Och de har olika typer av skannings- och avkänningsutrustning. Som ett resultat, de producerar en mängd olika bildupplösningar, stilar och skalor av marktäckning.

Satelliterna registrerar olika typer av miljöinformation, beroende på vilka vågor av det elektromagnetiska spektrumet som används. Dessa data analyseras och bearbetas med hjälp av exakta algoritmer.

Ett vanligt exempel är datavisualiseringar – ofta 2-D eller 3-D videokartor inspelade över tid. Vanligtvis, ljusa färger appliceras för att markera kontrasterande förhållanden. Till exempel, temperaturdata är färgade för att visa värmeöar i städer. Samma sak görs med aerosoldata för att skildra mönster av kolföroreningar.

Vad är Australiens roll i detta?

Australien flyger inte satelliter än. Men i juli 2018 lanserade den Australian Space Agency (ASA). Leds av tidigare CSIRO-chefen Megan Clark, det har en initial budget på A$300 miljoner.

ASA arbetar med Geoscience Australia (GA) på ett program för 225 miljoner USD för att förbättra datapositioneringsnoggrannheten – till 3 cm i städer med mobiltäckning. Ytterligare 37 miljoner USD går till att utveckla programmet Digital Earth Australia för simuleringar av miljödata.

Digital Earth, en term som Al Gore myntade i sin bok från 1992, Jorden i balansen, är en internationell vetenskapsagenda för att använda jordobservationssystem för att uppdatera den antika kartografiambitionen att "presentera den kända världen som en och kontinuerlig".

Denna dröm försvarades mest inflytelserik under 1900-talet av den amerikanske vetenskapsmannen Richard Buckminster Fuller, med hans utvecklande koncept för en Air-Ocean World Town Plan (1928), Dymaxion karta (1943), Geoscope (en gigantisk klot med elektronisk rymdram, 1962) och hans bok, Bruksanvisning för rymdskeppet Jorden (1969).

I början av 2000-talet, NASA (World Wind) och Google (Google Earth) lanserade de första internetaktiverade "virtuella jordgloberna".

Under 2005, stora nationer etablerade Group on Earth Observations (GEO)-sekretariatet i Genève för att utveckla en globalt nätverkad administration och online-åtkomstsystem för geospatial data. Dessa data kommer huvudsakligen från satelliter i detta skede.

Programmet Global Earth Observations System of Systems (GEOSS) involverar nu mer än 200 nationella regeringar, FN:s databyråer, och global vetenskap och icke-statliga organisationer.

Australiens representant på GEO är Geoscience Australias miljöavdelningschef, Stuart Minchin. Jobbar med Minchin, ett GA-team ledd av Adam Lewis producerade det världsledande Data Cube-systemet för att snabbt analysera tidsseriestaplar av amerikanska Landsat-bilder som täcker Australiens 40 plus-zoner av latitud och longitud.

Europeiska forskare använder nu denna metod för att sammanställa en karta över mänskliga bosättningar runt om i världen i dataskikt.

Ett annat anmärkningsvärt framsteg inom urban modellering kommer från ett offentligt-privat partnerskap mellan den australiensiska regeringens datamarknadsföringsföretag, PSMA, och två globala företag:den amerikanska satellitbildsleverantören DigitalGlobe och affärsmjukvaruleverantören Pitney Bowes Australia. De erbjuder informationsrika flygbilder online av australiensiska förorter. Multispektrala och kortvågiga infraröda sensorer ombord på DigitalGlobes WorldView-satelliter används för att skapa dessa bilder.

Menyalternativ gör det möjligt för användare att klargöra fotspår och höjder på byggnader och träd, takmaterial, och placeringar av simbassänger och solpaneler. PSMA lägger till fastighetsdata och andra statliga markdata, inklusive tomtområden och gatuadresser. Detta omfattar mer än 15 miljoner byggnader över 7,6 miljoner kvadratkilometer.

Så var passar människor in i den här världen?

As Al Gore noted in 1992:"… no one yet knows how to cope with the enormous volumes of data that will be routinely beamed down from orbit. "

But he cited the importance of machines learning to improve their methods and a global infrastructure of massive parallelism—using dispersed chips and computers to process information at faster speeds.

Where do people step into this auto-piloting system? That remains moot.

Denna artikel publiceras från The Conversation under en Creative Commons -licens. Läs originalartikeln.