Как меняется распределение людей за сутки: ORNL выпустил глобальную модель с детализацией по зданиям

Исследователи Национальной лаборатории Оак-Ридж (ORNL) Министерства энергетики США выпустили LandScan Mosaic — набор данных нового поколения о глобальном распределении населения. Модель оценивает заполненность отдельных зданий в разное время суток, но не отслеживает перемещения конкретных людей. Релиз описан на phys.org.

Традиционные демографические данные дают ответ на вопрос «где живут люди». LandScan Mosaic помогает оценить, как население распределяется по зданиям в разное время суток.

Почему это важно

Человек просыпается дома, едет в офис, обедает в торговом центре, уходит в спортзал — и всё это в пределах одного дня. В кризисной ситуации — землетрясении, вспышке эпидемии, промышленной аварии — важно знать не то, где люди зарегистрированы, а то, где они реально находятся в данный момент. Традиционные переписные данные, основанные на месте проживания, не дают этой картины.

Программа LandScan существует с 1999 года и считается одним из самых точных в мире инструментов для моделирования «среднего» расположения населения в разное время суток. Новый продукт LandScan Mosaic строится поверх этой базы и существенно развивает её.

Как работает LandScan Mosaic

Набор данных использует подход, центрированный на зданиях. Вместо того чтобы распределять население по пиксельным сеткам спутниковых снимков, система моделирует каждое отдельное строение и оценивает, сколько людей и когда там находится.

Для этого учитываются:

• функция здания (жилое, офисное, торговое, промышленное, учебное и т. д.);
• режим занятости (в какие часы и дни здание обычно используется);
• окружающее землепользование (плотная городская застройка или пригород);
• данные о высоте и этажности зданий, частично восстановленные с помощью машинного обучения там, где прямые данные отсутствуют.

Результат — карты типичного распределения населения в течение суток между жилыми, коммерческими и промышленными зонами.

Оценки неопределённости данных

Важная особенность LandScan Mosaic — показатели неопределённости, которые помогают оценить надёжность расчётов. Это не сведения о точном местонахождении каждого человека.

«Сочетание передовых вычислительных моделей с прозрачными метриками неопределённости обеспечивает достоверные результаты для операций, чувствительных ко времени», — подчеркнул Дэниэл Адамс, ведущий автор и научный сотрудник ORNL.

Это критически важно для реальных приложений: в чрезвычайных ситуациях принимающим решения необходимо понимать, насколько они могут доверять той или иной оценке. Набор данных о 50 000 людях в здании с высокой достоверностью — принципиально разная отправная точка для реагирования по сравнению с той же оценкой при низкой достоверности.

Практические применения

По заявлению ORNL, улучшения LandScan Mosaic непосредственно направлены на поддержку:

• ликвидации последствий стихийных бедствий и гуманитарной помощи;
• инфраструктурного планирования;
• задач национальной безопасности.

Читайте также: ИИ выявляет необычное поведение спутников.

В планах команды — создание исторического временного ряда данных с 1975 по 2024 год, который позволит реконструировать историческое распределение населения. Это откроет возможности для долгосрочного анализа: как менялось население городов и регионов за 50 лет и как эти изменения коррелируют с развитием инфраструктуры, стихийными бедствиями или эпидемиями.