ماهواره‌ها چگونه ترافيك و آلودگي را در شهرها كاهش مي‌دهند

داده‌هاي ماهواره‌اي، به‌ويژه داده‌هاي سنجش‌ از دور (Earth Observation) يكي از مهم‌ترين ابزارهايي هستند كه مي‌توانند به شكل‌گيري، مديريت و بهينه‌سازي شهرهاي هوشمند كمك كنند. به گزارش مهر؛ شهرهاي هوشمند، به عنوان چشم‌انداز آينده زندگي شهري، تلفيقي از پايداري، نوآوري و كارآمدي را ارايه مي‌كنند. هدف اصلي اين شهرها ايجاد محيطي است كه علاوه بر پاسخگويي به نيازهاي فعلي ساكنان، بستري براي رشد، انعطاف‌پذيري در برابر چالش‌هاي طبيعي و انساني و همزيستي پايدار با محيط زيست فراهم آورد.

در اين ميان، داده‌هاي ماهواره‌اي، به‌ويژه داده‌هاي سنجش از دور (Earth Observation) يكي از مهم‌ترين ابزارهايي هستند كه مي‌توانند به شكل‌گيري، مديريت و بهينه‌سازي شهرهاي هوشمند كمك كنند. بنابر گزارش‌هاي سازمان فضايي اروپا (ESA) و برنامه كوپرنيكوس اروپا (Copernicus)، استفاده از تصاوير ماهواره‌اي در دهه اخير رشد چشمگيري داشته است. اين رشد نه تنها حاصل بهبود فناوري ماهواره‌ها و افزايش دقت سنجش از دور است، بلكه به دليل نياز فزاينده دولت‌ها و نهادهاي شهري به داده‌هاي قابل اعتماد، به‌روز و جامع براي سياست‌گذاري و تصميم‌گيري نيز رشد چشمگيري يافته است. در اين يادداشت تحليلي، به بررسي روندهاي كليدي استفاده از داده‌هاي ماهواره‌اي در توسعه شهرهاي هوشمند، تأثيرات آن در حوزه‌هاي گوناگون مديريت شهري، چالش‌هاي موجود و در نهايت راهكارهاي بالقوه براي بهبود بهره‌گيري از اين ابزار راهبردي مي‌پردازيم.

داده‌هاي ماهواره‌اي  در خدمت شهرهاي هوشمند

داده‌هاي ماهواره‌اي با فراهم‌آوردن تصاوير به‌روز شده در مقياس‌هاي زماني كوتاه (روزانه، هفتگي و ماهانه) به برنامه‌ريزان شهري اجازه مي‌دهند تا روند تغييرات بافت شهري، تراكم جمعيت و توزيع كاربري اراضي را به‌صورت پويا و مدام پايش كنند. به عنوان مثال، بر اساس داده‌هاي ماموريت سنتينل -۲ (Sentinel-2) در برنامه كوپرنيكوس اروپا، مي‌توان تصاوير با قدرت تفكيك مكاني تا ۱۰ متر را هر ۵ روز يك‌بار دريافت كرد كه براي رصد توسعه فيزيكي شهرها و مناطق پيراموني ايده‌آل است. علاوه بر اين، نرم‌افزارها و سامانه‌هاي اطلاعات مكاني (GIS) اكنون قابليت ادغام داده‌هاي ماهواره‌اي با داده‌هاي زميني (نظير اطلاعات جمعيتي، آمار اقتصادي، و داده‌هاي حسگرهاي اينترنت اشيا) را دارا هستند. اين همگرايي داده‌ها به تصميم‌گيران شهري اين امكان را مي‌دهد كه از چشم‌اندازي يكپارچه نسبت به وضعيت جاري و آينده شهر برخوردار شوند.

همچنين به‌واسطه الگوريتم‌هاي يادگيري ماشين و هوش مصنوعي، داده‌هاي ماهواره‌اي فراتر از رصد وضعيت كنوني به حوزه پيش‌بيني وارد شده‌اند. براي مثال، در مدل‌هاي پيش‌بيني تراكم ترافيك، مي‌توان از تصاوير ماهواره‌اي و تركيب آن با داده‌هاي حوزه حمل‌ونقل، براي تخمين حجم تردد در ساعات اوج يا بررسي الگوهاي تجمع خودروها استفاده نمود.

تأثيرات كاربرد داده‌هاي ماهواره‌اي در ابعاد مختلف مديريت شهري

تصاوير ماهواره‌اي با قدرت تفكيك بالا، امكان پايش لحظه‌اي گسترش حومه‌ها و مناطق شهري را فراهم مي‌كنند. بر اساس آمار بانك جهاني، پيش‌بيني مي‌شود تا سال ۲۰۳۰ بيش از ۶۰ درصد جمعيت جهان در مناطق شهري زندگي كنند. در چنين شرايطي، داده‌هاي ماهواره‌اي، از طريق ثبت روند تغيير كاربري اراضي و افزايش جمعيت، مي‌توانند به متعادل‌سازي توسعه زيرساختي و توزيع بهينه امكانات رفاهي كمك كنند.

همچنين داده‌هاي تاريخي از ماموريت‌هاي ماهواره‌اي (مانند لندست از ناسا) به برنامه‌ريزان اجازه مي‌دهد روند توسعه شهري در طول دهه‌هاي اخير را بررسي كرده و الگوهاي گسترش را شناسايي نمايند. اين اطلاعات براي ارتقا و نوسازي زيرساخت‌هاي موجود (نظير جاده‌ها، پل‌ها و خطوط حمل‌ونقل شهري) ضروري هستند. علاوه بر اين، تصاوير ماهواره‌اي در كنار داده‌هاي حسگرهاي زميني و تلفن‌هاي همراه، براي مدل‌سازي شبكه حمل‌ونقل به كار مي‌روند و نقاط بحراني (گلوگاه‌ها) از اين طريق شناسايي مي‌شوند.

به عنوان نمونه، در برخي شهرهاي اروپايي، تركيب تصاوير ماهواره‌اي با داده‌هاي بلوتوث نصب‌شده در خيابان‌ها امكان ارايه الگوي به‌هنگام از ترافيك شهري را فراهم كرده است. اطلاعات ماهواره‌اي در كنار تحليل فضايي همچنين به مديران بخش حمل‌ونقل كمك مي‌كنند تا مسيرهاي اتوبوس‌راني، مترو و تراموا را بازطراحي كنند و بر اساس تراكم جمعيتي و ميزان استفاده، توزيع بهتري از خطوط حمل‌ونقل عمومي ارايه دهند. پايش زيست‌محيطي و پايداري شهري ديگر كاربرد اساسي داده‌هاي ماهواره‌اي در زمينه مديريت شهري به شمار مي‌رود. به عنوان مثال، ماهواره‌هايي چون «Sentinel-5P» (مخصوص پايش اتمسفر) داده‌هاي كليدي درباره آلاينده‌هاي هوا (مانند دي‌اكسيد نيتروژن يا ازن) را به متخصصان اروپايي ارايه مي‌دهند؛ داده‌هاي ي كه براي مديريت آلودگي شهري حياتي هستند.

اين داده‌ها در كنار ايستگاه‌هاي سنجش آلودگي زميني مي‌توانند نقشه‌هاي آلودگي روزانه را با دقت بالا توليد كنند. علاوه بر اين، تصاوير چندطيفي (Multi-spectral) به شناسايي دقيق پوشش گياهي و وضعيت منابع آب سطحي كمك مي‌كنند. اين داده‌ها در تصميم‌گيري درباره ايجاد يا حفظ پارك‌ها، توسعه فضاي سبز شهري و حفظ تالاب‌ها و رودخانه‌هاي شهري بسيار تأثيرگذار است. داده‌هاي مذكور همچنين مي‌توانند در شرايط بد آب‌وهوايي و شبانه نيز تغييرات سطح زمين را شناسايي كرده و در ارزيابي مخاطراتي نظير سيلاب يا فرونشست زمين مفيد باشند.

سازمان جهاني هواشناسي (WMO) گزارش داده است كه با به كارگيري اين داده‌ها، سرعت واكنش به سيل با استفاده از داده‌هاي ماهواره‌اي، به‌خصوص در مناطقي كه دسترسي زميني سريع امكان‌پذير نيست، تا ۳۰ درصد افزايش يافته است. از سوي ديگر، پس از وقوع بلايايي چون توفان، زلزله يا رانش زمين، تصاوير ماهواره‌اي با تفكيك مكاني بالا مي‌توانند محدوده خسارت را به سرعت مشخص كنند و مسير دسترسي نيروهاي امدادي را بهينه سازند. نگهداشت زيرساخت و مديريت انرژي نيز ديگر حوزه‌اي است كه از مزاياي اين فناوري و داده‌هاي آن بهره‌مند شده است. داده‌هاي راداري قابليت تشخيص جابه‌جايي‌هاي ميلي‌متري در سازه‌ها را دارند.

اين ويژگي براي رصد سلامت پل‌ها، تونل‌ها و خطوط لوله شهري كليدي است تا پيش از بروز شكست يا حادثه احتمالي، مداخلات مربوط به تعمير و نگهداشت صورت گيرد. علاوه بر اين، داده‌هاي ماهواره‌اي با سنجش پراكندگي جمعيتي و شناسايي مناطق پرتراكم مصرف انرژي، مي‌توانند در راستاي طراحي شبكه‌هاي هوشمند برق مورد استفاده قرار گيرند. همچنين براي تعيين بهترين نقاط نصب صفحات خورشيدي و توربين‌هاي بادي نيز ارزيابي‌هاي ماهواره‌اي (از شدت تابش خورشيد و الگوهاي باد) بسيار موثر هستند.

چالش‌هاي به‌كارگيري داده‌هاي  ماهواره‌اي در زمينه مديريت شهري

فقدان آگاهي كافي مديران شهري و سياست‌گذاران از ظرفيت‌هاي داده‌هاي سنجش از دور، يكي از موانع اصلي در مسير به كارگيري اين فناوري محسوب مي‌شود. بسياري هنوز داده‌هاي ماهواره‌اي را صرفاً به نقشه‌هاي عادي يا تصاوير نمايشي محدود مي‌دانند؛ حال آنكه پتانسيل‌هاي تحليلي و پيش‌بيني اين داده‌ها بسيار فراتر از حد مذكور است. به‌منظور استفاده موثر از اين داده‌ها، نياز به آموزش متخصصان و مديران شهري و همكاري نزديك ميان ارايه‌دهندگان داده‌هاي ماهواره‌اي با نهادهاي مديريت شهري وجود دارد. از سوي ديگر، شهرها اغلب از سيستم‌ها و سامانه‌هاي مختلفي براي مديريت اطلاعات شهري بهره مي‌برند كه ممكن است با داده‌هاي ماهواره‌اي ناسازگار باشند. براي نمونه، فرمت‌هاي ناهمگون، سيستم‌هاي مختصات مختلف يا پروتكل‌هاي تبادل داده غيراستاندارد، موانعي جدي در همگرايي داده‌هاي سنجش از دور با سامانه‌هاي شهري به شمار مي‌آيند. هزينه و مدل‌هاي سرمايه‌گذاري نيز ديگر چالش بزرگ در اين حوزه محسوب مي‌شود.

هرچند دسترسي به برخي داده‌هاي آزاد ماهواره‌اي رايگان است، اما تحليل تخصصي، پردازش داده‌هاي حجيم و خريد تصاوير با تفكيك بالا مي‌تواند براي شهرداري‌هايي با بودجه محدود، بسيار هزينه‌بر باشد. در چنين شرايطي، ارايه مدل‌هاي مشاركتي بخش خصوصي و عمومي، يارانه‌هاي دولتي يا مدل‌هاي درآمدي نوآورانه مي‌تواند به توسعه استفاده از داده‌هاي ماهواره‌اي در شهرهاي كوچك‌تر نيز كمك كند.

سخن پاياني و چشم‌انداز آينده

داده‌هاي ماهواره‌اي يكي از اركان اساسي در توسعه شهرهاي هوشمند به‌شمار مي‌آيند و ارزش افزوده فراواني در حوزه‌هايي نظير برنامه‌ريزي شهري، مديريت ترافيك، پايش محيط زيست، كنترل بحران و نگهداشت زيرساخت به همراه دارند. با اين حال، براي بهره‌گيري حداكثري از اين ظرفيت بالقوه، بايد چالش‌هايي همچون آموزش و آگاه‌سازي متوليان، هماهنگي ميان سامانه‌هاي اطلاعاتي و محدوديت‌هاي بودجه‌اي برطرف شود.

در نهايت، به نظر مي‌رسد با حركت به سمت آينده‌اي كه در آن شهرها همچنان در حال رشد و تحول هستند، داده‌هاي ماهواره‌اي مي‌توانند تصويري شفاف و به‌روز از زمين و زيرساخت‌ها به مديران ارايه دهند؛ امري كه نه‌تنها بازدهي مديريت شهري را افزايش مي‌دهد، بلكه باعث شكل‌گيري زيرساخت‌ها و خدماتي انعطاف‌پذير و پايدارتر مي‌شود. اين رويكرد، گامي كليدي در جهت تحقق شهرهاي هوشمند آينده به شمار مي‌رود؛ شهرهايي كه در عين حفظ پويايي اقتصادي و اجتماعي، با محيط زيست سازگار هستند و رفاه حال و آينده شهروندان را تضمين مي‌كنند.