Satellitbild av nattljus i och runt Niger, Afrika (skiss). Öppen åtkomst till satellitdata från fem städer i Niger och Nigeria från 2000 till 2005 kommer att möjliggöra spårning av säsongens mänskliga befolkningsrörelser. Kredit:Nita Bharti, Penn State
En massiv publicering av passivövervakningssatellitdata från nattljus kan hjälpa forskare inom områden som sträcker sig från jordbruk till epidemiologi. Forskare vid Penn State och University of Southampton i Storbritannien har gett öppen tillgång till detaljerad satellitdata om ljusstyrka för fem städer i Niger och Nigeria från 2000 till 2005, samt detaljerade metoder för att analysera data för att spåra säsongsbetonade befolkningsrörelser. Ett dokument som beskriver data och metoder, som kan tillämpas på andra populationer och andra liknande datamängder, finns på nätet, dagbok med öppen tillgång Vetenskapliga data .
"Den här typen av datamängder har aldrig släppts tidigare, sa Nita Bharti, biträdande professor i biologi vid Penn State och huvudförfattare till uppsatsen. "Vi använde det från början för att spåra säsongsmässiga förändringar i befolkningsstorlekar för att hjälpa vaccinationskampanjer att uppnå högre täckningsnivåer i områden där sjukdomar som mässling fortfarande utgör ett stort hot. Senare fick vi många förfrågningar om tillgång till dessa data från forskare inom olika områden. Data och tillhörande kod i 'R' – en statistisk datorprogramvara med öppen källkod – är nu öppet tillgängliga på 'ScholarSphere, 'Penn State's open-access, onlinedatalager."
Uppgifterna kommer från Defense Meteorological Satellite Program (DMSP), som är ett program från det amerikanska försvarsdepartementet som drivs av Air Force Space Command som till stor del är inriktat på moln och andra meteorologiska observationer. DMSP-satelliterna tar termiska infraröda bilder, som används för att studera molntäcke, och visuella bilder av jorden. Fotografier tas dagligen under dagen och på natten. Genom att endast välja nattbilder, forskare kan mäta antropogent – relaterat till mänsklig aktivitet – ljus för att ta itu med en mängd olika forskningsfrågor.
Ljusstyrkadata från fem städer i Niger och Nigeria. Översta raden:Vänster:Karta över Afrika, Niger skuggad i grått; Till höger:karta över Niger som visar fyra större städer i Niger och en stad i Nigeria, som också ingick i denna studie. Mittraden:Karta över pixlar för varje stad som ingår i denna analys. Färg på pixel indikerar relativ medelljusstyrka (gul/orange =ljusast; röd =över medel; ljusgrå =medelvärde eller något under; mörkgrå =under medelvärde). Nedre raden:Utjämnad relativ ljusstyrka för varje pixel i varje stad avsatt mot årets dag. Medelvärdet för varje pixel plottas till noll, tjockleken på den röda linjen är korrelerad till ljusstyrkan. Streckade vertikala linjer gränsar början och slutet av den årliga regnperioden för varje stad. Kredit:Nita Bharti, Penn State
"Ingen använde verkligen de visuella bilderna förrän DMSP började släppa årliga kompositer av jorden på natten, ", sa Bharti. "Men de årliga kompositerna är bara riktigt användbara om du tittar på årliga eller längre skala förändringar. Vi bestämde oss för att gräva i arkiven för att ta fram och bearbeta de dagliga bilderna. Vi kan sedan leta efter skillnader mellan bilderna på kortare tidsskalor och se saker som säsongsmässiga förändringar i populationer, som verkligen är viktiga för infektionssjukdomar och folkhälsoinsatser. Utan detta bildspråk, det skulle vara otroligt svårt och kräva en enorm mängd arbete på plats för att se detaljerade befolkningsförändringar över sex år."
Förutom datareleasen, forskarna tillhandahåller också detaljerade metoder för att analysera denna typ av data, som skulle kunna tillämpas på andra liknande datamängder för olika tidsperioder och olika platser.
"En av de saker vi ville få fram är värdet av den här typen av passiv övervakningsdata, " sa Bharti. "Satelliter har samlat in den här typen av data i årtionden och även om dessa speciella bilder ursprungligen samlades in för att studera molntäcke, vi kan använda dem för att ta upp många olika forskningsfrågor. Det är okonventionellt, men det finns där ute och är ganska lätt att komma åt och det är underutnyttjat, kanske för att folk inte riktigt vet vad de ska göra med det eller hur de ska få det. Det är därför vi publicerade dessa metoder som en sorts färdplan."