Супутникові дані показали, як змінювалися кордони міст з 2000 року

Новий набір даних уперше дозволив детально відобразити межі міст і містечок у глобальному масштабі за період з 2000 по 2022 рік.

Джерело: phys.org

Дослідницька група під керівництвом професора Лю Лян’юня з Аерокосмічного інституту інформаційних досліджень Китайської академії наук створила першу комплексну карту меж міст і містечок у високій просторовій роздільності. Вона демонструє, як міські території розширювалися та змінювалися протягом останніх двох десятиліть. Новий набір даних, побудований на основі супутникових спостережень із роздільністю 30 метрів, заповнює давню прогалину в глобальних дослідженнях урбанізації.

Міста і містечка є домінантною формою людських поселень і відіграють важливу роль у підтриманні екологічної рівноваги та просуванні сталого розвитку. Водночас складна просторова структура міських територій і швидкі темпи їх змін тривалий час ускладнювали створення глобальних наборів даних про міські межі з високою деталізацією. Щоб вирішити цю проблему, дослідники об’єднали глобальний динамічний набір даних непроникних поверхонь GISD30 з глобальними демографічними даними LandScan і на цій основі розробили набір Global City and Town Boundaries, який охоплює період з 2000 по 2022 рік.

У статті, опублікованій у журналі Scientific Data, детально описано метод побудови меж, орієнтований на морфологію міських територій. Він поєднує оцінку ядерної щільності та клітинні автомати, що дозволяє точно визначати міські кордони. Порівняння з кількома еталонними наборами даних показало, що новий набір має найвищу узгодженість із вручну сформованим Атласом міського розширення. Значення коефіцієнта R² становить близько 0,88, що свідчить про високу надійність у відтворенні реальних міських меж.

Незалежну перевірку точності провели з використанням тегів OpenStreetMap для трьох контрольних років — 2015, 2020 і 2022. За результатами валідації середня загальна точність набору даних становила близько 0,75. Середня точність для міст досягла приблизно 0,78, а для містечок — близько 0,69, що свідчить про стабільну якість результатів у різні періоди та для різних типів поселень.

Щоб продемонструвати практичну цінність нового набору, дослідники проаналізували довгострокові зміни міського розвитку Пекіна і Чикаго, використовуючи історичні супутникові знімки високої роздільної здатності з Google Earth. Аналіз підтвердив здатність набору Global City and Town Boundaries точно відображати просторову еволюцію міських кордонів. Зокрема, він чітко зафіксував контрастні моделі розвитку: швидке розростання Пекіна назовні та перехід Чикаго до більш стабільної міської структури у 2000, 2010 і 2020 роках.

Повний набір даних перебуває у відкритому доступі на платформі Zenodo і дає змогу детально аналізувати просторово-часову еволюцію міст і містечок за останні 23 роки. У ситуації, коли міста по всьому світу продовжують зростати та змінювати ландшафти, цей ресурс забезпечує важливу просторову основу для моніторингу урбанізації, планування землекористування та розвитку сталих міських систем.