Come i sistemi GIS possono combattere la crisi climatica

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L’attore premio Oscar Matthew McConaughey ha recitato in uno spot pubblicitario del Superbowl LVI chiedendoci di concentrare la nostra tecnologia sul miglioramento della Terra piuttosto che sulla fuga in altri mondi: “Quindi, mentre gli altri guardano al Metaverso e a Marte, restiamo qui e ripristiniamo il nostro”. Ha ragione.

Oggi, siamo tutti in prima linea nel cambiamento climatico con condizioni di siccità senza precedenti, “stagioni” distruttive di incendi, tempeste invernali più frequenti e brutali e altre gravi deviazioni dalle condizioni “normali”. La California si sta prosciugando, il New England si sta allagando e il Texas sta gelando. Ciò che resta è l’infrastruttura necessaria per adattarsi ai cambiamenti degli ecosistemi. Le comunità in tutto il paese affrontano nuovi problemi che devono essere risolti. E ci sono tecnologie straordinarie e sconosciute che ci aiutano ad affrontare queste sfide.

Ho la fortuna di far parte di un team presso una società di servizi pubblici (San Jose Water) che utilizza una di queste tecnologie: i sistemi di informazione geografica (GIS). Ogni giorno lavoriamo per far evolvere la sicurezza idrica e la gestione delle risorse pubbliche per oltre un milione di persone nel cuore della Silicon Valley. Ci auguriamo che un giorno i nostri progetti vengano integrati in tutto il paese.

La tecnologia GIS ci sta aiutando a modernizzare le operazioni, nonché a monitorare e gestire la grande rete infrastrutturale delle tubazioni sotterranee di San Jose Water. Questo ampio sistema di strumenti di raccolta e analisi dei dati migliora le capacità di conservazione, agilità e manutenzione in una miriade di modi.

Il pensiero GIS aiuta a dare vita ai dati perché sblocca il contesto spaziale, dandoci il potere di individuare e comprendere le condizioni intorno alla nostra infrastruttura e il modo in cui interagiscono. È un regno unico in cui i data scientist possono perseguire soluzioni sostenibili insieme a quelle tecnologiche che stanno già guidando.

Ad esempio, il nostro GIS raccoglie dati spaziali attraverso 8.000 sensori acustici negli idranti antincendio che ascoltano le perdite all’interno del sistema. È un modo per noi di individuare e risolvere problemi che non potremmo “vedere” altrimenti. Per contesto, “la famiglia media può sprecare 180 galloni a settimana, o 9.400 galloni d’acqua all’anno, a causa di perdite domestiche”, secondo l’Agenzia per la protezione ambientale degli Stati Uniti – perdite che possono rapidamente diventare un’enorme quantità di acqua sprecata per un’utilità con un milioni di clienti. Dalla sua adozione iniziale del GIS nel 2008, il nostro programma avanzato di rilevamento delle perdite ha aiutato la nostra organizzazione a triage e sostituire costantemente 24 miglia di tubazioni sotterranee all’anno per la prevenzione proattiva delle perdite e nel 2021 abbiamo risparmiato circa 346 milioni di galloni d’acqua.

GIS passato e presente

Il primo GIS computerizzato è stato sviluppato nel 1963 e utilizzato dal governo canadese per mappare le risorse naturali per un programma nazionale di gestione dell’uso del suolo. L’Harvard Laboratory for Computer Graphics è stato fondato subito dopo nel 1965 ed è diventato un centro di ricerca per GIS e software per la creazione di mappe per computer.

L’Environmental Systems Research Institute, Inc., noto anche come Esri, ha iniziato come società di consulenza sull’uso del territorio nel 1969. Questo istituto GIS ha applicato la mappatura computerizzata, la visualizzazione e l’analisi spaziale per aiutare geografi, pianificatori dell’uso del territorio e gestori di risorse naturali . Negli anni ’80, Esri è passata a una società di software ed è diventata di fatto lo standard del settore per i GIS. Da allora molti altri innovatori GIS sono nati in tutto il mondo.

La tecnologia GIS è ora utilizzata in un ampio spettro di applicazioni, che vanno dalle transizioni energetiche sostenibili a migliori pratiche agricole e persino alla risposta ai disastri.

Questa tecnologia avanzata ha spinto un certo numero di industrie tradizionalmente analogiche, come i servizi idrici, nell’era digitale. Le mappe cartacee disegnate in modo grezzo erano l’unica forma di mappatura, lasciando i team a stimare le posizioni di manutenzione dell’infrastruttura in base all’età o all’interruzione topografica. Perdite o rotture erano molto più difficili da trovare o prevenire. Oggi, la mappatura GIS consente agli ingegneri e al personale sul campo di visualizzare in modo inequivocabile i sistemi sotterranei. Siamo in grado di individuare perdite e anomalie con una precisione di un centimetro per affrontarle con un’invasione minima.

I dati spaziali di GIS migliorano i software di visualizzazione familiari, come Tableau e Power BI. La capacità di collocare informazioni relative allo spazio e alla posizione catapulta la capacità di uno scienziato di trasmettere un significato. GIS consente agli utenti di interagire con i dati ed esplorare le circostanze. Sul posto di lavoro, le squadre sul campo possono vedere la mappa delle nostre risorse sotterranee, nonché la marca di vari tubi, materiali, data di installazione o dimensioni della rete idrica. GIS gestisce anche le tracce di rete per identificare quali valvole o clienti sarebbero interessati in caso di perdita o arresto in diverse aree del sistema. Tracciamo anche quanti giri sono necessari per aprire o chiudere una valvola.

Il nostro GIS era gestito internamente; ora viene ricostruito sul cloud di Esri. L’ulteriore digitalizzazione delle nostre risorse alleggerisce il carico IT e ci consente di scalare in modo dinamico. Con il GIS basato su cloud, il flusso di dati in tempo reale garantisce ancora meno interruzioni ai clienti e al traffico marittimo. Questo tipo di consapevolezza della situazione digitale mitiga anche la potenziale devastazione dovuta a grandi rotture o guasti alle tubazioni, fondamentali in una regione soggetta a siccità e terremoti come la nostra.

Cambiamenti climatici e futuro

Il GIS sta aiutando i nostri sforzi di conservazione sulla costa occidentale, ma è stato anche cruciale quando SJWTX ha subito il Texas Freeze del febbraio 2021. Utilizzando il nostro sistema, le squadre di emergenza nel Texas centrale sono state in grado di individuare e riparare rapidamente i tubi congelati e scoppiati con immagini di precisione.

Le future innovazioni GIS potrebbero includere l’integrazione della realtà aumentata (AR) per visualizzare intere pianure geografiche o piani di manutenzione interattivi basati sui dati con GPS ad alta precisione su un telefono o tablet.

Mentre continuiamo ad affrontare le ripercussioni dei cambiamenti climatici, i GIS saranno uno strumento fondamentale per fornire dati in tempo reale in caso di emergenza. Le agenzie potrebbero implementare i servizi necessari durante i disastri naturali utilizzando droni per mappare incendi e punti caldi o drenare le acque alluvionali per proteggere vite umane e mostrare dove deve essere diretta l’acqua.

L’integrazione di GIS con IoT per la raccolta di dati granulari basata sulla comunità si evolverà. Ad esempio, poiché più case installano sensori di qualità dell’aria, tali dati potrebbero essere condivisi e utilizzati da urbanisti, agenzie di sanità pubblica e aziende per indirizzare la fornitura di filtri dell’aria o la distribuzione di maschere N-95 durante la stagione degli incendi. Ci aspettano incredibili possibilità.

Il GIS non è un singolo campo di studio, ma piuttosto un metodo di pensiero critico e le competenze tecniche variano a seconda del settore e dell’applicazione. Esri offre corsi online su una vasta gamma di argomenti relativi ai GIS, dalla progettazione cartografica all’analisi spaziale. Il lato creativo del GIS, come la produzione di mappe cartografiche, richiede la comprensione della teoria del colore, il software di editing grafico e il senso istintivo del design. Altri specialisti GIS lavorano con sicurezza informatica, analisi statistica e spaziale e framework di automazione con strumenti come Python. Esistono anche molti progetti open source e software simili a GIS disponibili a chiunque per creare, visualizzare, modificare o analizzare dati spaziali. GIS è un’entusiasmante specialità di scienza dei dati e focus sulla carriera che è in continua evoluzione e sempre più richiesta. I settori della pianificazione e dello sviluppo urbano, dell’epidemiologia, dei servizi pubblici e altro ancora stanno integrando la tecnologia GIS per catapultare la gestione delle risorse e le infrastrutture pubbliche nel futuro.

Anche senza l’incoraggiamento di Matthew McConaughey, abbiamo tutti la responsabilità di contribuire a un futuro migliore per il nostro pianeta e le nostre comunità. È importante praticare la gestione ambientale e il potenziamento delle infrastrutture, ma ci sono innumerevoli altri modi per fare la differenza in positivo con i dati, soprattutto quando si tratta di gestire e salvaguardare le risorse naturali. La tecnologia GIS rafforza tutti questi sforzi. L’innovazione e gli investimenti continui nello sviluppo di questa tecnologia incredibilmente produttiva sono ottimi per tutti su #TeamEarth.

Totran Mai è supervisore GIS presso San Jose Water. Ha lavorato presso San Jose Water per 14 anni, creando prodotti cartografici e sistemi GIS e distribuendo e amministrando database su scala aziendale.

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