Kuinka NASA, Copernicus ja Microsoft kartoittivat tuhoja Venezuelan maanjäristyksen jälkeen

Kun maanjäristys iskee, kellon tikittäminen alkaa. Ensivastetoimijat kaupunkimaisissa ympäristöissä maanjäristyksen jälkeen ovat kriittisiä minuutteja ja tunteja selviytyneiden sijainnin määrittämiseksi ja vahinkojen arvioimiseksi.

Venezuelan pohjoisosaan 24. kesäkuuta iskeneiden 7,2 ja 7,5 magnitudin maanjäristysten jälkeen ylempänä maanpinnalla oleva hätäteknologia käynnistyi ennen pölyjen asettumista antaakseen viranomaisille maanpinnalla tarvittavat tiedot elonpelastamiseksi. Yhdistyneiden Kansakuntien ekosysteemin alla tapahtunut geospatial-aineiston koordinaatio, johon osallistuivat NASA, Euroopan Copernicus-ohjelma ja Microsoftin AI for Good Lab, testasi digitaalista triage-järjestelmää avustamaan kriittisten päätösten tekemistä pelastusjoukkueiden toiminnassa äärimmäisissä olosuhteissa.

Radiotutka pölyjen seassa: Copernicuksen vastaus

Venezuelan pohjoisrannikolla La Guairan ja osittain Caracasin pölypilvet, jotka olivat syntyneet sortuneista rakennuksista, tekivät normaalista satelliittikuvauksesta lähes käyttökelvotonta.

Vastauksena Euroopan unioni aktivoi välittömästi hätätilannekuvauksensa, hyödyntäen Sentinel-1-satelliittien voimaa.

Teknologian perusta on Synthetic Aperture Radar (SAR) -tekniikka. Sen sijaan, että otettaisiin perinteisiä valokuvia, SAR lähettää energiaimpulsseja, jotka heijastuvat maanpinnalta ja palaavat antureille.

Koska nämä radiotaajuudet kulkeutuvat ilmakehän läpi esteettä, pilvien, pölyn tai yön pimeyden läpi, tutkijat voivat saada jatkuvan valokuvan maastosta.

Vertaamalla maanjäristyksen jälkeen kerättyjä sähkömagneettisia heijastussignaaleja niiden kanssa, jotka kerättiin tuntia myöhemmin, erilaiset koneoppimismallit tunnistivat itsenäisesti muutoksia maan pinnan tekstuurissa.

Tämä mahdollisti maantieesteiden ja rikkoutuneiden siltojen havaitsemisen, jolloin pelastusjoukkueet saivat ohjeet kulkukelpoisista reiteistä.

Mittaamalla halkeamia avaruudesta

Laajemmassa mittakaavassa NASA käytti Radar Interferometry (InSAR) -työkaluja, millimetri-tarkkuuden tekniikkaa, joka vertaa eri aikojen radar-aaltojen vaihetta.

Alustavat tiedot NISAR-lennolta (joka kehitettiin yhteistyössä Intian avaruustutkimusjärjestön ISRO:n kanssa) vahvistivat maankuoren voimakkaat siirtymät, ja ne rekisteröivät jopa 40 senttimetrin suuruisia vaakasuoria maanpinnan liikkeitä.

Näiden muodonmuutoskartoitusten avulla Oregonin osavaltionyliopiston (OSU) Conflict Ecology Lab prosessoi lukemat ennustamaan vaikutuksia kaupunkirakenteisiin.

Tutkijoiden arvio osoitti, että jopa 58 870 rakennusta kärsi vakavia vahinkoja tai sortui kokonaan.

Tämä todennäköisyyslämpökartta antoi Yhdistyneille Kansakunnille ja hätävastetoimijoille mahdollisuuden kohdistaa resursseja tiheimmin asutuille ja haavoittuvimmille asuinalueille, välttäen arvokkaan ajan menettämisen vakaissa vyöhykkeissä.

Rakenteellinen luokittelu Microsoftin lipun alla

Pienemmässä mittakaavassa Microsoftin AI for Good Lab keskittyi prosessoimaan erittäin korkearesoluutioisia optisia kuvia Planetary Computer -alustalla.

Tietokoneen näkömallit, jotka oli koulutettu kuvien segmentointiin, kartoittivat yli 210 neliökilometrin alueen Venezuelan keskirannikolta ja pääkaupungista.

Menetelmä perustui todennäköisyysmalleihin. Sen sijaan, että tehtäisiin deterministisiä arvioita, joka edellyttää edelleen maanpäällisiä siviili-insinöörejä, AI määritteli rakenteellisen riskitasoon jokaiselle kaupunginosalle.

Tämä algoritmisen arvion avulla pystyttiin määrittämään, että 31,5 % rakenteista Catia La Marissa, yhdessä pahimmin vahingoittuneista kaupungeista La Guairan osavaltiossa, kärsi vakavia vahinkoja.

Tänään, kun pelastusoperaatiot ovat valmiit, sama todennäköisyyskartta toimii analyysiperustana siviili-insinöörien suunnitellessa ohjattuja purkuja ja kaupunkien sulkualueita.

Toimintakyky keskellä kaaosta

Yksi suurimmista opetuksista tästä hätätilanteesta on, että eristynyt teknologia on hyödytöntä. Jotta NASA:n, EU:n ja Microsoftin ponnistelut voivat kääntyä todellisiksi pelastuksiksi, tietojen yhdistäminen oli välttämätöntä. Liittämällä nämä geospatial-analyysit YK:n avoimiin varastoihin, ensivastetoimijat pystyivät toimimaan yhden interaktiivisen kartan alla.

Tämä teknologinen koordinointi Venezuelan maanjäristyksen jälkeen osoittaa, että maanpinnan havainnointiin sovellettu tekoäly ei ole enää laboratoriotutkimus; se on välttämätön toiminnallinen resurssi.

Yhteinen ponnistelu ei ainoastaan optimoinut vastatoimia kriisin pimeimpinä hetkinä, vaan myös loi menetelmällisen edeltävän esimerkin kaupunkien kestävyyden aikakaudelle ilmastonmuutoksen ja geologisten riskien edessä.