Historiska flygfoton över 60 länder blir guldgruva för forskare

– Det som gör arkivet så intressant är att det återspeglar länder som var kolonier och som har blivit självständiga och sedan har fortsatt att utvecklas som självständiga länder. Vi har bilder över en period då det händer mycket i de här länderna och som det finns väldigt lite annan information om, säger Andreas Madestam som är professor vid Stockholms universitet där han forskar om utvecklingsekonomi.

Det är han som tillsammans med kollegan Anna Tompsett har dragit igång arbetet med att digitalisera bilderna. De fick tidigt med sig Stanfordforskaren Solomon Hsiang, vars forskningsområde är klimatekonomi och Hanna Druckenmiller, hans tidigare doktorand som i dag forskar inom miljö- och naturresursekonomi vid Caltech i Kalifornien.

Ett av världens största arkiv med flygbilder

Det hela började en kväll efter en konferens i London 2014. Andreas Madestam tog en öl med en kollega från Storbritannien som berättade om arkivet och om sina funderingar kring hur det skulle kunna användas. Bilderna fanns då hos National Collection of Aerial Photography (NCAP) i Edinburgh, som har en av världens största samlingar av flygfoton.

De sysslolösa piloterna skickades ut för att dokumentera. De flög fram och tillbaka över olika länder och tog bilder.

Andreas Madestam åkte hem från konferensen men kunde inte släppa tanken på bilderna. Han började prata med Anna Tompsett om hur de skulle användas. Hennes forskning rör sig i gränssnittet mellan utvecklingsekonomi och miljöekonomi.

– Vi är båda intresserade av effekter av institutioner på utveckling, det vill säga hur formella och informella regler – lagar, äganderätt, politiska system och statlig förvaltning – påverkar den ekonomiska tillväxten och samhällsutvecklingen. Med hjälp av bilderna kan vi undersöka hur förändringar i institutioner har påverkat ekonomisk aktivitet över tid, säger Andreas Madestam.

Ett exempel är hur avkoloniseringen har påverkat den ekonomiska utvecklingen i olika länder. Ett annat hur stora förändringar i äganderätten som har genomförts i flera länder kan ha påverkat investeringar i jordbruk och bebyggelse.

– I bilderna finns mycket vi skulle kunna mäta för att säga något om förändringar som vi är intresserade av, säger Anna Tompsett.

Bilder från 1940 till 1980-talet

Syftet med den ursprungliga fotograferingen var att dokumentera och göra kartor. Bilderna lades ut intill varandra på golven i stora hangarer och fotograferades ovanifrån.

Mellan 70 och 80 procent av de cirka 1,7 miljoner bilderna är från länder söder om Sahara, men det finns bilder också från den karibiska ö-världen, Hong Kong, Malaysia och Singapore med flera, totalt mer än 60 länder. Negativen har för länge sedan skickats till kartografikontor i länderna som fotograferats.

Vi har bilder över en period då det händer mycket i de här länderna och som det finns väldigt lite annan information om.

– Bilderna har en enorm detaljnivå. Man ser hus och bilar och kan läsa reklamtexter målade på taken. På bilder över Hong Kong ser man enskilda båtar i hamnen. Detaljnivån är jämförbar med högupplösta satellitbilder från i dag, säger Andreas Madestam.

Några bilder är tagna före den stora fotosatsningen på 1940-talet. En myndighet som administrerade kolonierna samlade in dem. Under årens gång blev länderna självständiga men myndigheten fortsatte att ta bilder på beställning – ända fram till sent 1980-tal.

Måste göras tillgängliga

År 2014 lagrades bilderna i bristfälligt uppmärkta lådor på hyllor i ett bergrum utanför Edinburgh. Anna Tompsett och Andreas Madestam började fundera på om de skulle kunna göras mer tillgängliga. Det var arkivet i Edinburgh intresserade av, men de hade inte tillräcklig finansiering.

När Stockholmsforskarna sedan fick medel från Riksdagens jubileumsfond för att digitalisera bilderna beslutade NCAP att bidra med tekniken som krävdes för digitaliseringen. De flyttade till en annan, nyrenoverad, byggnad med ett specialdesignat rum för robotar. I samarbete med ett företag utvecklades en robot för att hantera inskanningen av bilder.

Bilderna har en enorm detaljnivå. Man ser hus och bilar och kan läsa reklamtexter målade på taken. På bilder över Hong Kong ser man enskilda båtar i hamnen.

Bilderna har restaurerats när så krävts, de har rengjorts, torkats och lagts plana i lådor. Därefter har upp till 300 bilder åt gången lastats in i robotrummet där robotar på rad skött inskanningen.

Målet är att skapa en öppen, fritt tillgänglig, databas med bilder.

– Jag skrev redan 2014 en lång lista med frågor som skulle gå att undersöka med hjälp av bilderna och insåg att det var många fler än en person hinner med under sitt liv. Det finns så många tillämpningar, så det är viktigt att göra bilderna tillgängliga för alla, säger Anna Tompsett.

Från bilder i lådor till databas

Nu är digitaliseringen klar. Tusentals boxar med tryckta bilder har blivit en databas med digitala bilder. Nästa steg är att pussla ihop bilderna så att de liknar moderna satellitbilder.

– Det faktum att bilderna överlappar varandra, gör att man med maskininlärning kan hitta delar som passar ihop och bygga ihop den större bilden, säger Andreas Madestam.

Projektet närmar sig nu den punkt där dessa data ska göras offentliga.

– Det har varit en lång resa, säger Anna Tompsett.

Använder maskininlärning

Anna Tompsett och Andreas Madestam delar på huvudansvaret för projektet med Stanfordforskaren Solomon Hsiang, vars forskningsområde är klimatekonomi och Hanna Druckenmiller, hans tidigare doktorand som i dag forskar inom miljö- och naturresursekonomi vid Caltech i Kalifornien.

Tusentals boxar med tryckta bilder har blivit en databas med digitala bilder.

De har tillsammans valt ut tre områden som de nu ska studera med hjälp av bilderna, avancerad bildigenkänning och maskininlärning. Det första de ska undersöka är hur landanvändningen har förändrats under perioden.

Nästa område är urbanisering. Ur de oerhört detaljerade bilderna kan de ta fram kartor som visar hur städer växer och förtätas, till och med vilken typ av hus som byggts.

Bilderna avslöjar ekonomisk utveckling

Det tredje området handlar om att med mätningar kunna uppskatta ekonomisk utveckling. Ur bilderna kan de kartlägga förändringar i bebyggelse, infrastruktur och markanvändning över tid.

– Det är på många sätt det mest spännande, men också det svåraste eftersom vi ofta saknar traditionella ekonomiska data från de relevanta perioderna och måste utveckla nya metoder för att tolka bilderna. Vi behöver därför träna modeller att känna igen ekonomiska indikatorer från bilderna – en utmaning som kräver både ekonomisk teori och avancerad maskininlärning, säger Andreas Madestam.

Arkeologer kan följa hur områden har förändrats, till exempel hur de urbaniserats eller gradvis har täckts av sand.

Det handlar inte bara om att räkna byggnader, utan också om att förstå vad de kan berätta om ekonomisk aktivitet – till exempel om en ny väg leder till mer handel eller om vissa områden urbaniseras snabbare än andra.

– De tre projekt vi har valt ut är bara toppen av ett isberg av vad man kan göra med bilderna, säger Anna Tompsett.

Miljöforskare kan exempelvis vara intresserade av att se hur kustlinjen eller skogstäcket har förändrats, eller hur öknen har brett ut sig. Arkeologer kan följa hur områden har förändrats, till exempel hur de urbaniserats eller gradvis har täckts av sand.

Bilder blir tillgängliga under året

Arbetet med de tre forskningsprojekten leds av postdoktorer och doktorander. För Anna Tompsett och Andreas Madestam består en stor del av arbetet just nu av att planera och organisera tillgången till bilderna för andra forskare och allmänheten.

– Vi har en överenskommelse med NCAP om att vi kan använda och dela de hoppusslade bilderna, utan kostnad för icke kommersiell användning. Man kan också få tillgång till rådata, men då får man betala. Deras verksamhet finansieras till stor del med avgifter för bilder, säger Andreas Madestam.

NCAP i Edinburgh bygger nu en ny webbplats. En första version är redan klar. Det är enorma mängder data – bilderna från de forna kolonierna utgör 216 TB – som ska bli tillgängliga. Enligt Anna Tompsett är det lika mycket data som all den text som finns i böcker i svenska bibliotek innehåller.

– Vår plan är att arbetet ska bli klart samtidigt som flera artiklar som beskriver arkivet, och att artiklarna och arkivet ska göras tillgängliga samtidigt – under det här året, säger hon.

Foto på Andreas Madestam: Rickard Kilström
Foto på Anna Tompsett: Sören Andersson