Этот пост написан в соавторстве с Ричардом Александром и Марком Хэллоузом из Arup.
Arup — это глобальный коллектив дизайнеров, консультантов и экспертов, занимающихся устойчивым развитием. Данные лежат в основе консультационных услуг Arup для клиентов, поскольку сбор и анализ мирового уровня обеспечивают понимание, позволяющее оказать влияние.
Представленное здесь решение состоит в том, чтобы направить процессы принятия решений для проектирования устойчивого города. Обоснование проектных решений в пользу более устойчивого выбора снижает общий эффект городских островов тепла (UHI) и улучшает показатели качества жизни по качеству воздуха, качеству воды, городской акустике, биоразнообразию и тепловому комфорту. Выявление ключевых областей городской среды, требующих вмешательства, позволяет Arup обеспечивать лучшее руководство в отрасли и повышать качество жизни граждан по всей планете.
Городские острова тепла описывают влияние городских районов на температуру по сравнению с окружающей сельской средой. Понимание того, как UHI влияет на наши города, приводит к улучшению проектов, которые уменьшают воздействие городской жары на жителей. Эффект UHI влияет на здоровье человека, выбросы парниковых газов и качество воды, а также приводит к увеличению потребления энергии. Для городских властей, владельцев активов и застройщиков понимание воздействия на население является ключом к улучшению качества жизни и природных экосистем. Точное моделирование UHI — сложная задача, которую Arup сейчас решает с помощью данных наблюдения Земли и Создатель мудреца Амазонки.
В этом посте показано, как Arup в партнерстве с AWS выполнил анализ наблюдений Земли с помощью Геопространственные возможности Amazon SageMaker чтобы получить ценную информацию об UHI на основе спутниковых изображений. Геопространственные возможности SageMaker упрощают специалистам по данным и инженерам машинного обучения (ML) создание, обучение и развертывание моделей с использованием геопространственных данных. Геопространственные возможности SageMaker позволяют эффективно преобразовывать и обогащать крупномасштабные наборы геопространственных данных, ускорять разработку продуктов и сокращать время анализа с помощью предварительно обученных моделей машинного обучения, а также исследовать прогнозы моделей и геопространственные данные на интерактивной карте с использованием 3D-ускоренной графики и встроенной визуализации. инструменты.
Обзор решения
Первоначальное решение сосредоточено на Лондоне, где во время жары летом 2022 года Агентство безопасности здравоохранения Великобритании по оценкам, 2,803 дополнительных смертей были вызваны жарой. Выявление областей в городской среде, где люди могут быть более уязвимы к эффекту UHI, позволяет государственным службам направлять помощь туда, где она будет иметь наибольший эффект. Это можно даже спрогнозировать до наступления высоких температур, что снизит воздействие экстремальных погодных условий и принесет положительные результаты для горожан.
Данные наблюдения Земли (EO) были использованы для проведения анализа в масштабе города. Однако общий размер создает проблемы с традиционными способами хранения, организации и запроса данных для больших географических областей. Компания Arup решила эту проблему, сотрудничая с AWS и используя геопространственные возможности SageMaker для обеспечения анализа в масштабах города и за его пределами. По мере расширения географического региона до более крупных мегаполисов, таких как Лос-Анджелес или Токио, требуется больше места для хранения и вычислительных ресурсов для анализа. Гибкость инфраструктуры AWS идеально подходит для UHI-анализа городской среды любого размера.
Решение: UHeat
Arup использовал SageMaker для разработки UHeat, цифровое решение, которое анализирует огромные территории городов для выявления конкретных зданий, конструкций и материалов, вызывающих повышение температуры. Для проведения анализа UHeat использует сочетание спутниковых изображений и климатических данных из открытых источников.
Небольшая группа специалистов Arup провела первоначальный анализ, в ходе которого необходимо было обучить дополнительных специалистов по обработке данных инструментам и рабочим процессам SageMaker. Раньше привлечение специалистов по обработке данных к новому проекту с использованием собственных инструментов занимало недели. Теперь с SageMaker это занимает считанные часы.
Первым шагом любого анализа ЭО является сбор и подготовка данных. С помощью SageMaker компания Arup может получить доступ к данным из каталога поставщиков геопространственных данных, включая Сентинел-2 данные, которые были использованы для анализа в Лондоне. Встроенный доступ к наборам геопространственных данных экономит недели усилий, которые в противном случае были бы потеряны на сбор и подготовку данных от различных поставщиков данных и поставщиков. Изображения EO часто состоят из небольших фрагментов, которые, чтобы охватить территорию размером с Лондон, необходимо объединить. Это известно как геомозаика, который можно создать автоматически с помощью управляемых геопространственных операций в SageMaker. Вакансия «Наблюдение Земли с геомозаикой».
После того как данные ЭО для интересующей области собраны, можно извлечь ключевые параметры, влияющие на анализ. Для UHI компании Arup необходимо было получить данные о параметрах геометрии здания, строительных материалах, антропогенных источниках тепла и покрытии существующих и планируемых зеленых насаждений. Используя оптические изображения, такие как Sentinel-2, можно рассчитать классы земного покрова, включая здания, дороги, воду, растительный покров, голую землю, а также альбедо (меру отражательной способности) каждой из этих поверхностей.
Расчет значений по различным каналам спутниковых изображений позволяет использовать их в качестве входных данных для Сьюс модель, которая обеспечивает строгий способ расчета эффекта UHI. Затем результаты SUEWS визуализируются, в данном случае с помощью существующей платформы геопространственных данных Arup. Регулируя такие значения, как альбедо конкретного местоположения, Arup может проверить эффект стратегий смягчения последствий. Характеристики альбедо можно дополнительно уточнить в ходе моделирования путем моделирования различных строительных материалов, облицовки или кровли. Аруп обнаружил, что в одном районе Лондона увеличение альбедо с 0.1 до 0.9 может снизить температуру окружающей среды на 1.1°C во время пиковых условий. В более крупных областях интересов это моделирование также можно использовать для прогнозирования эффекта UHI наряду с климатическими прогнозами для количественной оценки масштаба эффекта UHI.
Используя исторические данные из таких источников, как Sentinel-2, можно завершить временные исследования. Это позволяет Arup визуализировать эффект UHI в периоды интереса, такие как жара в Лондоне летом 2022 года. Обзор городской жары Исследование, завершенное Arup, показывает, как эффект UHI приводит к повышению температуры в таких городах, как Лондон, Мадрид, Мумбаи и Лос-Анджелес.
Сбор данных по интересующей области
SageMaker устраняет сложности ручного сбора данных для заданий по наблюдению Земли (EOJ), предоставляя каталог поставщиков геопространственных данных. На момент написания этой статьи Геологическая служба США Ландсат, Сентинел-1, Коперник DEM, NAIP: Национальная программа изображений сельского хозяйстваи Сентинел-2 данные доступны прямо из каталога. Вы также можете принести свои собственные Планета Лабораторные данные, когда требуются изображения с более высоким разрешением и частотой. Встроенный доступ к наборам геопространственных данных экономит недели усилий, которые в противном случае были бы потеряны на сбор данных от различных поставщиков данных и поставщиков. Необходимо предоставить координаты интересующей области полигона, а также временной диапазон, в течение которого были собраны изображения EO.
Следующим шагом Арупа было объединение этих изображений в один более крупный растр, покрывающий всю интересующую область. Это известно как мозаика и поддерживается путем прохождения GeoMosaicConfig в SageMaker НачалоЗемляНаблюдениеРабота API.
Мы предоставили несколько примеров кода, отражающих шаги, предпринятые Arup:
Это может занять некоторое время. Вы можете проверить статус своих заданий следующим образом:
Resampling
Затем растр подвергается повторной выборке для нормализации размера пикселей собранных изображений. Вы можете использовать Конфигурация повторной выборки добиться этого, указав значение длины стороны пикселя:
Определение покрытия
Определение земельного покрова, такого как растительность, возможно путем применения нормализованного разностного растительного индекса (NDVI). На практике это можно рассчитать по интенсивности отраженного красного и ближнего инфракрасного света. Чтобы применить такой расчет к данным EO в SageMaker, BandMathConfig могут быть поставлены в НачалоЗемляНаблюдениеРабота API:
Мы можем визуализировать результат выполнения математического задания полосы с помощью инструмента визуализации геопространственных возможностей SageMaker. Геопространственные возможности SageMaker могут помочь вам наложить прогнозы модели на базовую карту и обеспечить многоуровневую визуализацию, чтобы упростить совместную работу. Интерактивный визуализатор на базе графического процессора и блокноты Python предоставляют удобный способ исследовать миллионы точек данных в одном окне, а также совместно работать над аналитическими данными и результатами.
Подготовка к визуализации
На последнем этапе Arup подготавливает различные каналы и рассчитанные каналы для визуализации, объединяя их в один. GeoTIFF. Для стекирования полос SageMaker EOJ можно передать стекконфиг объект, где выходное разрешение может быть установлено на основе разрешения входных изображений:
Наконец, выходные данные GeoTIFF можно сохранить для последующего использования в Простой сервис хранения Amazon (Amazon S3) или визуализировано с использованием геопространственных возможностей SageMaker. Сохраняя выходные данные в Amazon S3, Arup может использовать результаты анализа в новых проектах и включать данные в новые задания по выводу. В случае с Arup они использовали обработанный GeoTIFF в своих существующих инструментах визуализации географической информационной системы для создания визуализаций, соответствующих темам дизайна их продуктов.
Заключение
Используя встроенную функциональность SageMaker, компания Arup смогла за несколько часов провести анализ эффекта UHI в масштабе города, который раньше занимал недели. Это помогает Arup позволить своим клиентам быстрее достичь своих целей в области устойчивого развития и сужает области внимания, в которых следует применять стратегии смягчения последствий UHI, экономя драгоценные ресурсы и оптимизируя тактику смягчения последствий. Этот анализ также может быть интегрирован в будущие инструменты наблюдения за Землей в рамках более крупных проектов по анализу рисков и помогает клиентам Arup прогнозировать влияние UHI в различных сценариях.
Такие компании, как Arup, обеспечивают устойчивое развитие посредством облака с помощью данных наблюдения Земли. Раскройте возможности данных наблюдения Земли в своих проектах устойчивого развития, изучив геопространственные возможности SageMaker на консоли SageMaker уже сегодня. Чтобы узнать больше, обратитесь к Геопространственные возможности Amazon SageMakerили попрактиковаться в решение для наведения.
Об авторах
Ричард Александр — младший специалист по геопространственным данным в компании Arup, базирующейся в Бристоле. Он имеет успешный опыт создания успешных команд, а также руководства и реализации проектов, связанных с наблюдением Земли и наукой о данных, в различных секторах окружающей среды.
Марк Хэллоус — специалист по дистанционному зондированию в компании Arup, расположенной в Лондоне. Марк предоставляет экспертные знания в области наблюдения Земли и анализа геопространственных данных широкому кругу клиентов, а также предлагает идеи и лидерские идеи, используя как традиционное машинное обучение, так и методы глубокого обучения.
Томас Эттри — старший архитектор решений в Amazon Web Services в Лондоне. В настоящее время Томас помогает клиентам в сфере энергетики и коммунальных услуг и применяет свою страсть к устойчивому развитию, помогая клиентам разрабатывать приложения для повышения энергоэффективности, а также консультируя по использованию облачных технологий для расширения возможностей проектов устойчивого развития.
Тамара Герберт — старший разработчик приложений в AWS Professional Services в Великобритании. Она специализируется на создании современных и масштабируемых приложений для широкого круга клиентов, в настоящее время уделяя особое внимание представителям государственного сектора. Она активно участвует в разработке решений и ведении переговоров, которые позволяют организациям достигать своих целей в области устойчивого развития как в облаке, так и через него.
Анирудх Вишванатан - является старшим менеджером по продукту отдела технических и внешних услуг в команде геопространственного машинного обучения SageMaker. Он имеет степень магистра робототехники Университета Карнеги-Меллон и степень MBA Уортонской школы бизнеса, а также является изобретателем более 50 патентов. Он любит бегать на длинные дистанции, посещать художественные галереи и бродвейские шоу.
- SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
- PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
- ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
- ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
- ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
- Смещения блоков. Модернизация права собственности на экологические компенсации. Доступ здесь.
- Источник: https://aws.amazon.com/blogs/machine-learning/designing-resilient-cities-at-arup-using-amazon-sagemaker-geospatial-capabilities/
- :имеет
- :является
- :куда
- $UP
- 1
- 100
- 12
- 15%
- 16
- 19
- 20
- 2022
- 3d
- 50
- 51
- 7
- 9
- a
- в состоянии
- ускорять
- ускоренный
- доступ
- Учетная запись
- точно
- Достигать
- через
- активно
- дополнительный
- адресованный
- консультировать
- агентство
- сельское хозяйство
- AIR
- Alexander
- Все
- позволять
- позволяет
- рядом
- причислены
- Amazon
- Создатель мудреца Амазонки
- Геопространственные данные Amazon SageMaker
- Amazon Web Services
- окружающий
- an
- Анализ
- анализ
- анализы
- и
- -Анджелесе
- любой
- API
- Применение
- Приложения
- прикладной
- применяется
- Применить
- Применение
- МЫ
- ПЛОЩАДЬ
- области
- около
- Искусство
- Художественные галереи
- AS
- активы
- Помощь
- Юрист
- At
- Власти
- автоматически
- доступен
- доступны напрямую
- AWS
- Профессиональные услуги AWS
- фон
- ГРУППА
- Использование темпера с изогнутым основанием
- основанный
- BE
- ЛУЧШЕЕ
- Лучшая
- Beyond
- Синии
- изоферменты печени
- приносить
- Бристоль
- широкий
- строить
- Строительство
- встроенный
- бизнес
- by
- рассчитанный
- расчет
- расчет
- CAN
- возможности
- Карнеги Меллон
- случаев
- каталог
- вызванный
- Причинение
- центральный
- вызов
- проблемы
- проверка
- выбор
- Город
- Граждане
- Город
- классов
- клиентов
- климат
- облако
- ОБЛАЧНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
- код
- сотрудничать
- сотрудничество
- Сбор
- лыжных шлемов
- собирательный
- сочетание
- объединять
- сочетании
- комбинируя
- комфорт
- сравненный
- полный
- Заполненная
- комплекс
- сложности
- Вычисление
- Условия
- Проводить
- последовательный
- Консоли
- строительство
- консультирование
- Консультанты
- Беседы
- может
- чехол для варгана
- охват
- покрытие
- Создайте
- создали
- В настоящее время
- Клиенты
- данным
- анализ данных
- Платформа данных
- точки данных
- ученый данных
- Наборы данных
- Принятие решений
- решения
- снижение
- преданный
- глубоко
- глубокое обучение
- доставки
- обеспечивает
- развертывание
- описывать
- Проект
- дизайнеры
- проектирование
- конструкций
- развивать
- Застройщик
- застройщиков
- Развитие
- разница
- различный
- Интернет
- направлять
- непосредственно
- вождение
- два
- в течение
- каждый
- земля
- легче
- легко
- Экосистемы
- эффект
- затрат
- эффективно
- усилие
- ликвидирует
- Выбросы
- расширение прав и возможностей
- включить
- позволяет
- энергетика
- Инженеры
- обогащать
- Весь
- Окружающая среда
- окружающий
- средах
- ESA
- Даже
- События
- избыток
- существующий
- опыта
- эксперты
- Больше
- Исследование
- и, что лучший способ
- экстремальный
- быстрее
- несколько
- окончательный
- Найдите
- Во-первых,
- Фокус
- фокусируется
- фокусировка
- Что касается
- Прогноз
- найденный
- частота
- часто
- от
- функциональность
- далее
- будущее
- галереи
- ГАЗ
- географический
- географический
- Геопространственное машинное обучение
- получить
- Глобальный
- Цели
- графика
- величайший
- Зелёная
- земля
- Растет
- руководство
- Руки
- Есть
- he
- Медицина
- помощь
- помогает
- здесь
- High
- высший
- наивысший
- его
- исторический
- имеет
- ЧАСЫ
- Как
- Однако
- HTML
- HTTPS
- огромный
- человек
- идеальный
- определения
- идентифицирующий
- if
- изображений
- Влияние
- Воздействие
- улучшенный
- улучшается
- улучшение
- in
- В том числе
- включать
- расширились
- повышение
- индекс
- промышленность
- влияющий
- информация
- Инфраструктура
- начальный
- вход
- затраты
- понимание
- размышления
- интегрированный
- интерактивный
- интерес
- вмешательство
- в
- вовлеченный
- Исландия
- IT
- работа
- Джобс
- JPG
- Основные
- Ключевые области
- известный
- Labs
- Земля
- большой
- крупномасштабный
- больше
- новее
- слоистый
- Наша команда
- ведущий
- Лиды
- изучение
- Длина
- ЖИЗНЬЮ
- легкий
- такое как
- Список
- расположение
- Лондон
- лос
- Лос-Анджелес
- потерянный
- машина
- обучение с помощью машины
- сделанный
- сделать
- управляемого
- менеджер
- вручную
- карта
- отметка
- материалы
- математике
- Вопрос
- Май..
- проводить измерение
- Встречайте
- Mellon
- Метрика
- миллионы
- Минут
- смягчение
- ML
- модель
- моделирование
- Модели
- Модерн
- БОЛЕЕ
- с разными
- Мумбай
- имя
- Названный
- НАСА
- национальный
- родной
- натуральный
- Возле
- Необходимость
- необходимый
- Новые
- следующий
- сейчас
- объект
- of
- on
- Вводный
- ONE
- с открытым исходным кодом
- Операционный отдел
- оптимизирующий
- or
- организации
- организации
- в противном случае
- наши
- внешний
- Результат
- выходной
- за
- общий
- собственный
- Владельцы
- параметры
- часть
- особый
- партнерство
- партнеринг
- Прошло
- Прохождение
- страсть
- Патенты
- Вершина горы
- Люди
- Выполнять
- производительность
- периодов
- Pixel
- планета
- запланированный
- Платформа
- Платон
- Платон Интеллектуальные данные
- ПлатонДанные
- пунктов
- Polygon
- население
- портрет
- представляет
- положительный
- возможности,
- возможное
- После
- мощностью
- практика
- Precious
- Predictions
- подготовка
- Готовит
- подготовка
- представлены
- предварительно
- Предварительный
- Обработанный
- Процессы
- производит
- Продукт
- дизайн продукта
- разработка продукта
- Менеджер по продукции
- профессиональный
- Проект
- Прогнозы
- проектов
- свойства
- собственность
- доказанный
- обеспечивать
- при условии
- поставщики
- приводит
- обеспечение
- что такое варган?
- Нажимать
- Питон
- ассортимент
- запись
- Red
- уменьшить
- снижает
- снижение
- относиться
- рафинированный
- отметила
- удаленные
- представитель
- обязательный
- исследованиям
- жители
- упругий
- Постановления
- Полезные ресурсы
- результат
- Итоги
- Показывает
- Ричард
- тщательный
- Рост
- Снижение
- робототехника
- Run
- Бег
- Сельский
- s
- sagemaker
- спутник
- экономия
- масштабируемые
- Шкала
- Сценарии
- Школа
- Ученый
- Ученые
- бесшовные
- сектор
- Сектора юридического права
- безопасность
- старший
- Услуги
- набор
- несколько
- она
- должен
- Шоу
- сторона
- просто
- одинарной
- Размер
- небольшой
- So
- Решение
- Решения
- Решение
- некоторые
- Источники
- пространства
- специалист
- специализируется
- конкретный
- стек
- штабелирования
- и политические лидеры
- Статус:
- Шаг
- Шаги
- диск
- хранить
- хранение
- стратегий
- структур
- исследования
- успешный
- такие
- лето
- поставляется
- Поддержанный
- окружающих
- Стабильность
- комфортного
- Устойчивое развитие
- система
- тактика
- взять
- принимает
- Тамара
- направлена против
- команда
- команды
- Технический
- снижения вреда
- Технологии
- тестXNUMX
- который
- Ассоциация
- Местоположение
- Великобритании
- их
- Их
- темы
- тогда
- тепловой
- Эти
- они
- этой
- те
- мысль
- продуманное лидерство
- Через
- время
- в
- сегодня
- Токио
- приняли
- инструментом
- инструменты
- Всего
- к
- трек
- Послужной
- традиционный
- Train
- специалистов
- Transform
- Uk
- понимание
- Ед. изм
- Университет
- отпереть
- отпирающий
- городской
- Применение
- использование
- используемый
- использования
- через
- коммунальные услуги
- Использующий
- ценностное
- Наши ценности
- разнообразие
- различный
- поставщики
- визуализация
- визуализации
- Уязвимый
- законопроект
- Вода
- Путь..
- способы
- Погода
- Web
- веб-сервисы
- Недели
- ЧТО Ж
- были
- Wharton
- когда
- который
- в то время как
- широкий
- будете
- окно
- в
- Рабочие процессы
- мировой класс
- письмо
- Ты
- ВАШЕ
- зефирнет