谷歌將大數(shù)據(jù)引入環(huán)保
——一種基于數(shù)據(jù)處理的森林地圖新工具

陳一帆/編譯

谷歌將大數(shù)據(jù)引入環(huán)保
——一種基于數(shù)據(jù)處理的森林地圖新工具

陳一帆/編譯

“全球森林監(jiān)察”表明了印度尼西亞森林的砍伐情況，顏色深處的森林多被砍伐清理用來建造棕櫚油種植園

現(xiàn)在，當(dāng)一棵樹在森林里倒下，它不再僅僅發(fā)出倒下的聲響，還會(huì)激發(fā)計(jì)算機(jī)程序來產(chǎn)生一個(gè)警報(bào)，繼而發(fā)送到全球一些活動(dòng)家、研究人員，以及環(huán)境政策制定者的手中。一種繪制森林砍伐狀況的在線地圖工具運(yùn)用了大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，來處理龐大的的衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)，與此同時(shí)它也可能正在造就一種新的環(huán)保主義。

這個(gè)叫做“全球森林監(jiān)察”的在線工具，是由世界資源研究所在二月推出的，它可以在全球范圍內(nèi)提供森林砍伐的監(jiān)測。用戶可以通過全球地圖看到2000年以來森林的變化趨勢，最細(xì)致可以放大到30米的分辨率來仔細(xì)觀察林中的空地。地圖上的熱帶區(qū)域信息每16天更新一次，其頻率足以追蹤如印度尼西亞和巴西這樣的熱門森林砍伐點(diǎn)。用戶還可以注冊加入接收警報(bào)系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)檢測到在熱帶地區(qū)有非法采伐或是刀耕火種的農(nóng)業(yè)活動(dòng)時(shí)就會(huì)向用戶發(fā)出警報(bào)。

這個(gè)網(wǎng)站是由谷歌地球引擎所支持的，他們從美國國家航空航天局和美國地質(zhì)調(diào)查局的幾個(gè)衛(wèi)星獲取圖像數(shù)據(jù)。谷歌正在開發(fā)的這個(gè)平臺(tái)掌管著PB級（千兆字節(jié)）地球科學(xué)的數(shù)據(jù)，他們將邀請研究人員以簡單的方式直接來使用這些數(shù)據(jù)。谷歌地球引擎的高級開發(fā)人員David Thau解釋說：“研究人員登入以后，可以訪問所有數(shù)據(jù)，并且運(yùn)行自己的算法。”Thau和他的同事們與科學(xué)家合作，開發(fā)有用的分析功能，然后他們就會(huì)“退出游戲”，開放給研究人員自己去完成下一步的科研工作。谷歌地球引擎目前已經(jīng)為數(shù)千的科研合作者提供該服務(wù)，他們正計(jì)劃將來發(fā)行一個(gè)普通的常規(guī)版本。

全球森林監(jiān)察是這些項(xiàng)目匯聚的結(jié)果。世界資源研究所的數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室一直致力于研究為熱帶地區(qū)開發(fā)的森林空地警戒系統(tǒng)，系統(tǒng)所使用的數(shù)據(jù)是基于美國國家航空航天局Terra和Aqua衛(wèi)星搭載的MODIS（中分辨率成像光譜儀）。與此同時(shí)，馬里蘭大學(xué)地理科學(xué)的教授Matthew Hansen，已經(jīng)和谷歌地球引擎合作開展森林砍伐的全球地圖項(xiàng)目的合作。他的項(xiàng)目從美國國家航空航天局和美國地質(zhì)調(diào)查局運(yùn)行的Landsat獲取衛(wèi)星圖像資料。這兩個(gè)數(shù)據(jù)集都被用來創(chuàng)建全球森林監(jiān)察，相比之下，MODIS提供更好的時(shí)間分辨率，Landsat則提供更好的空間分辨率。

研究人員的算法用可見和紅外波段的衛(wèi)星數(shù)據(jù)創(chuàng)建了該網(wǎng)站令人印象深刻的森林砍伐地圖。衛(wèi)星圖像的每個(gè)像素都可以顯示它的顏色和紅外的信號，通過算法可以比較像素點(diǎn)數(shù)據(jù)隨著時(shí)間推移發(fā)生的變化，比如從綠色變到棕色就是一個(gè)不好的信號。Hansen在他早期對剛果盆地土地使用的研究里首先提出了這個(gè)技術(shù)，那里的地面經(jīng)常被云層遮擋，與其舍棄那些云霧繚繞的圖像，不如利用它們，Hansen開發(fā)出了能夠讓數(shù)日的圖像結(jié)合成復(fù)合圖片的方法。他說，“我們學(xué)會(huì)了如何通過一個(gè)一個(gè)像素來做研究”。

當(dāng)Landsat的數(shù)據(jù)2008年向公眾免費(fèi)開放以來，Hansen和谷歌地球引擎一起致力于把他的能夠觀察30米分辨率的1430億個(gè)像素的模型投入全球范圍內(nèi)的應(yīng)用。經(jīng)過年復(fù)一年、月復(fù)一月的對像素點(diǎn)信息的追蹤，這個(gè)模型校正了季節(jié)變化對森林的影響，并且可以區(qū)分農(nóng)田和林地。去年十一月，合作者發(fā)表了他們的結(jié)果，揭露了2000年至2012年間，森林面積凈損失150萬平方公里。研究人員說明，為了完成這些計(jì)算，花費(fèi)了10000臺(tái)電腦的100萬個(gè)CPU內(nèi)核小時(shí)。

Thau說，谷歌地球引擎這樣做的目的是免去大數(shù)據(jù)的研究的麻煩，在典型的云計(jì)算中，研究人員必須管理計(jì)算任務(wù)在網(wǎng)絡(luò)中的分配情況。但有了谷歌地球引擎，研究人員只需簡單地使用一個(gè)編程接口來輸入查看問詢，就可以自動(dòng)地進(jìn)行“并行運(yùn)算”。

通過創(chuàng)建面向公眾的全球森林監(jiān)察網(wǎng)站，世界資源研究所希望讓公眾也能訪問到所有的大數(shù)據(jù)。該組織數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室的首席數(shù)據(jù)科學(xué)家Dan Hammer說，他預(yù)計(jì)將來政府機(jī)構(gòu)，企業(yè)，研究人員和公眾組織會(huì)使用全球森林監(jiān)察的網(wǎng)站獲得更好的森林管理的圖像。

農(nóng)業(yè)活動(dòng)家 Gemma Tillack在環(huán)保行動(dòng)組織“雨林行動(dòng)網(wǎng)絡(luò)”說，這個(gè)新工具可能在印度尼西亞特別有用，那里的熱帶雨林正在消失，取而代之的是棕櫚油種植園。她的小組要求20個(gè)大食品公司承諾其產(chǎn)品中使用的棕櫚油是生長在合法的、并且可持續(xù)發(fā)展的種植園。有些公司也正在建立負(fù)責(zé)任的棕櫚油采購政策，Tillack說，全球森林監(jiān)察也可以幫助他們實(shí)施這些政策。她指出，“他們需要找出他們購買的棕櫚油是從哪里來的，然后他們將要對其供應(yīng)鏈合作伙伴的相關(guān)行動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控。”

經(jīng)過時(shí)間的驗(yàn)證，我們將會(huì)知道這個(gè)網(wǎng)站究竟會(huì)不會(huì)改變推土機(jī)看似不可阻擋的的前進(jìn)了，至少Hammer是樂觀的，但同時(shí)他說：“我一直都很好奇數(shù)據(jù)訪問多少的開放程度可以幫助世界解決問題?！痹S多決策都因?yàn)闋幷撓嗷ッ艿男畔⒍舆t，但Hammer認(rèn)為全球森林監(jiān)察所提供的客觀數(shù)據(jù)有潛力可以消除這種混亂問題。

[資料來源：IEEE Spectrum][責(zé)任編輯：粒 灰]