谷歌將大數據引入環保
——一種基于數據處理的森林地圖新工具

陳一帆/編譯

谷歌將大數據引入環保
——一種基于數據處理的森林地圖新工具

陳一帆/編譯

“全球森林監察”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

現在，當一棵樹在森林里倒下，它不再僅僅發出倒下的聲響，還會激發計算機程序來產生一個警報，繼而發送到全球一些活動家、研究人員，以及環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用了大數據處理技術，來處理龐大的的衛星圖像數據，與此同時它也可能正在造就一種新的環保主義。

這個叫做“全球森林監察”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提供森林砍伐的監測。用戶可以通過全球地圖看到2000年以來森林的變化趨勢，最細致可以放大到30米的分辨率來仔細觀察林中的空地。地圖上的熱帶區域信息每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。用戶還可以注冊加入接收警報系統，當系統檢測到在熱帶地區有非法采伐或是刀耕火種的農業活動時就會向用戶發出警報。

這個網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調查局的幾個衛星獲取圖像數據。谷歌正在開發的這個平臺掌管著PB級（千兆字節）地球科學的數據，他們將邀請研究人員以簡單的方式直接來使用這些數據。谷歌地球引擎的高級開發人員David Thau解釋說：“研究人員登入以后，可以訪問所有數據，并且運行自己的算法。”Thau和他的同事們與科學家合作，開發有用的分析功能，然后他們就會“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為數千的科研合作者提供該服務，他們正計劃將來發行一個普通的常規版本。

全球森林監察是這些項目匯聚的結果。世界資源研究所的數據實驗室一直致力于研究為熱帶地區開發的森林空地警戒系統，系統所使用的數據是基于美國國家航空航天局Terra和Aqua衛星搭載的MODIS（中分辨率成像光譜儀）。與此同時，馬里蘭大學地理科學的教授Matthew Hansen，已經和谷歌地球引擎合作開展森林砍伐的全球地圖項目的合作。他的項目從美國國家航空航天局和美國地質調查局運行的Landsat獲取衛星圖像資料。這兩個數據集都被用來創建全球森林監察，相比之下，MODIS提供更好的時間分辨率，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星數據創建了該網站令人印象深刻的森林砍伐地圖。衛星圖像的每個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數據隨著時間推移發生的變化，比如從綠色變到棕色就是一個不好的信號。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技術，那里的地面經常被云層遮擋，與其舍棄那些云霧繚繞的圖像，不如利用它們，Hansen開發出了能夠讓數日的圖像結合成復合圖片的方法。他說，“我們學會了如何通過一個一個像素來做研究”。

當Landsat的數據2008年向公眾免費開放以來，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1430億個像素的模型投入全球范圍內的應用。經過年復一年、月復一月的對像素點信息的追蹤，這個模型校正了季節變化對森林的影響，并且可以區分農田和林地。去年十一月，合作者發表了他們的結果，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，為了完成這些計算，花費了10000臺電腦的100萬個CPU內核小時。

Thau說，谷歌地球引擎這樣做的目的是免去大數據的研究的麻煩，在典型的云計算中，研究人員必須管理計算任務在網絡中的分配情況。但有了谷歌地球引擎，研究人員只需簡單地使用一個編程接口來輸入查看問詢，就可以自動地進行“并行運算”。

通過創建面向公眾的全球森林監察網站，世界資源研究所希望讓公眾也能訪問到所有的大數據。該組織數據實驗室的首席數據科學家Dan Hammer說，他預計將來政府機構，企業，研究人員和公眾組織會使用全球森林監察的網站獲得更好的森林管理的圖像。

農業活動家 Gemma Tillack在環保行動組織“雨林行動網絡”說，這個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個大食品公司承諾其產品中使用的棕櫚油是生長在合法的、并且可持續發展的種植園。有些公司也正在建立負責任的棕櫚油采購政策，Tillack說，全球森林監察也可以幫助他們實施這些政策。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鏈合作伙伴的相關行動進行監控。”

經過時間的驗證，我們將會知道這個網站究竟會不會改變推土機看似不可阻擋的的前進了，至少Hammer是樂觀的，但同時他說：“我一直都很好奇數據訪問多少的開放程度可以幫助世界解決問題。”許多決策都因為爭論相互矛盾的信息而延遲，但Hammer認為全球森林監察所提供的客觀數據有潛力可以消除這種混亂問題。

[資料來源：IEEE Spectrum][責任編輯：粒 灰]