Цей допис написано у співавторстві з Річардом Александром і Марком Хеллоузом з Arup.
Аруп це глобальний колектив дизайнерів, консультантів та експертів, присвячених сталому розвитку. Дані лежать в основі консультування Arup для клієнтів завдяки збору та аналізу світового рівня, що забезпечує розуміння, щоб досягти впливу.
Рішення, представлене тут, спрямоване на керування процесами прийняття рішень для стійкого дизайну міста. Обґрунтування проектних рішень щодо більш екологічного вибору зменшує загальний ефект міських теплових островів (UHI) і покращує показники якості життя щодо якості повітря, якості води, міської акустики, біорізноманіття та теплового комфорту. Визначення ключових територій у міському середовищі для втручання дозволяє Arup надавати найкращі рекомендації в галузі та створювати кращу якість життя для громадян по всій планеті.
Міські острови тепла описують вплив міських районів на температуру порівняно з навколишнім сільським середовищем. Розуміння того, як UHI впливає на наші міста, призводить до вдосконалення проектів, які зменшують вплив міської спеки на мешканців. Ефект UHI впливає на здоров’я людини, викиди парникових газів і якість води, а також призводить до збільшення споживання енергії. Для міської влади, власників об’єктів і забудовників розуміння впливу на населення є ключовим для покращення якості життя та природних екосистем. Точне моделювання UHI є складним завданням, яке Arup зараз вирішує за допомогою даних спостереження Землі та Amazon SageMaker.
У цій публікації показано, як Arup співпрацює з AWS для проведення аналізу спостереження Землі Геопросторові можливості Amazon SageMaker щоб розблокувати дані UHI із супутникових зображень. Геопросторові можливості SageMaker спрощують науковцям із обробки даних та інженерам машинного навчання (ML) створювати, навчати та розгортати моделі з використанням геопросторових даних. Геопросторові можливості SageMaker дозволяють ефективно трансформувати та збагачувати великомасштабні набори геопросторових даних, прискорювати розробку продукту та час для аналізу за допомогою попередньо підготовлених моделей ML, а також досліджувати прогнози моделі та геопросторові дані на інтерактивній карті за допомогою прискореної 3D-графіки та вбудованої візуалізації. інструменти.
Огляд рішення
Початкове рішення зосереджено на Лондоні, де під час спеки влітку 2022 року Агентство охорони здоров’я Великобританії за оцінками, 2,803 зайві смерті виникли через спеку. Визначення районів у міському середовищі, де люди можуть бути більш вразливими до ефекту UHI, дозволяє державним службам спрямовувати допомогу туди, де вона матиме найбільший вплив. Це навіть можна передбачити до настання високих температур, зменшуючи вплив екстремальних погодних умов і забезпечуючи позитивні результати для жителів міст.
Дані спостереження Землі (EO) використовувалися для проведення аналізу в масштабі міста. Однак загальний розмір створює проблеми з традиційними способами зберігання, організації та запиту даних для великих географічних територій. Arup вирішила цю проблему, співпрацюючи з AWS і використовуючи геопросторові можливості SageMaker для проведення аналізу в масштабі міста та за його межами. У міру того, як географічний регіон розростається до великих мегаполісів, таких як Лос-Анджелес або Токіо, для аналізу потрібно більше пам’яті та обчислень. Еластичність інфраструктури AWS ідеально підходить для аналізу UHI міського середовища будь-якого розміру.
Рішення: UHeat
Для розробки Arup використовував SageMaker UHeat, цифрове рішення, яке аналізує величезні території міст, щоб визначити конкретні будівлі, споруди та матеріали, які спричиняють підвищення температури. Для аналізу UHeat використовує поєднання супутникових знімків і кліматичних даних з відкритих джерел.
Невелика команда в Arup провела початковий аналіз, під час якого потрібно було навчити додаткових спеціалістів з обробки даних щодо інструментів і робочих процесів SageMaker. Привчання вчених до нового проекту займало тижні за допомогою власних інструментів. Тепер із SageMaker це займає кілька годин.
Першим кроком будь-якого аналізу EO є збір і підготовка даних. За допомогою SageMaker Arup може отримати доступ до даних із каталогу постачальників геопросторових даних, зокрема Sentinel-2 даних, які були використані для Лондонського аналізу. Вбудований доступ до набору геопросторових даних економить тижні зусиль, які інакше витрачаються на збір і підготовку даних від різних постачальників даних і постачальників. Зображення EO часто складаються з маленьких плиток, які, щоб охопити територію розміром з Лондон, потрібно об’єднати. Це відомо як a геомозаїка, який можна створити автоматично за допомогою керованих геопросторових операцій у SageMaker Геомозаїчна робота зі спостереження Землі.
Після того, як дані EO для цікавої області зібрані, ключові параметри впливу для аналізу можуть бути виділені. Для UHI Arup потрібно було отримати дані щодо параметрів геометрії будівлі, будівельних матеріалів, антропогенних джерел тепла та покриття існуючих і запланованих зелених насаджень. За допомогою оптичних зображень, таких як Sentinel-2, можна розрахувати класи ґрунтового покриву, включаючи будівлі, дороги, воду, рослинний покрив, голу землю та альбедо (міру відбивної здатності) кожної з цих поверхонь.
Обчислення значень із різних діапазонів супутникових зображень дозволяє використовувати їх як вхідні дані для SUEWS модель, яка забезпечує точний спосіб розрахунку ефекту UHI. Результати SUEWS потім візуалізуються, у цьому випадку за допомогою існуючої платформи геопросторових даних Arup. Коригуючи такі значення, як альбедо певного місця, Arup може перевірити вплив стратегій пом’якшення. Ефективність альбедо можна додатково вдосконалити в симуляції шляхом моделювання різних будівельних матеріалів, облицювання або покрівлі. Аруп виявив, що в одному районі Лондона збільшення альбедо з 0.1 до 0.9 може знизити температуру навколишнього середовища на 1.1°C під час пікових умов. Це моделювання також можна використовувати для прогнозування ефекту UHI на більших територіях інтересу разом із кліматичними прогнозами для кількісної оцінки масштабу ефекту UHI.
З історичними даними з таких джерел, як Sentinel-2, можна завершити часові дослідження. Це дає змогу Arup візуалізувати ефект UHI у цікаві періоди, як-от хвиля спеки в Лондоні влітку 2022 року. The Міський тепловий знімок Дослідження, проведене Arup, показує, як ефект UHI підвищує температуру в таких містах, як Лондон, Мадрид, Мумбаї та Лос-Анджелес.
Збір даних для сфери інтересів
SageMaker усуває складнощі ручного збору даних для завдань зі спостереження Землі (EOJ), надаючи каталог постачальників геопросторових даних. На момент написання цієї статті USGS Landsat, Sentinel-1, Коперник DEM, NAIP: Національна програма сільськогосподарських зображень та Sentinel-2 дані доступні безпосередньо з каталогу. Ви також можете привезти свої Планета Лабораторні дані, коли потрібні зображення з вищою роздільною здатністю та частотою. Вбудований доступ до набору геопросторових даних економить тижні зусиль, які б інакше були втрачені на збір даних від різних постачальників і постачальників даних. Необхідно надати координати полігону, що представляє інтерес, а також діапазон часу, коли було зібрано зображення EO.
Наступним кроком Arup було об’єднання цих зображень у більший єдиний растр, який охоплював всю цікаву область. Це відомо як мозаїка і підтримується проходженням GeoMosaicConfig до SageMaker Розпочати роботу зі спостереження за Землею API.
Ми надали кілька зразків коду, що представляють кроки, які зробив Arup:
Це може зайняти деякий час. Ви можете перевірити статус своїх завдань таким чином:
Перестановка
Далі растр змінюється, щоб нормалізувати розмір пікселів у зібраних зображеннях. Ви можете використовувати ResamplingConfig щоб досягти цього, надавши значення довжини сторони пікселя:
Визначення покриття
Визначення покриття землі, наприклад рослинності, можливе шляхом застосування нормалізованого різницевого індексу рослинності (NDVI). На практиці це можна обчислити за інтенсивністю відбитого червоного та ближнього інфрачервоного світла. Щоб застосувати такий розрахунок до даних EO у SageMaker, BandMathConfig можуть бути поставлені в Розпочати роботу зі спостереження за Землею API:
Ми можемо візуалізувати результат завдання математичної смуги в інструменті візуалізації геопросторових можливостей SageMaker. Геопросторові можливості SageMaker можуть допомогти вам накласти прогнози моделі на базову карту та забезпечити багатошарову візуалізацію для полегшення співпраці. Інтерактивний візуалізатор із графічним процесором і блокноти Python забезпечують легкий спосіб досліджувати мільйони точок даних в одному вікні, а також співпрацювати над статистикою та результатами.
Підготовка до візуалізації
На останньому етапі Arup готує різні смуги та обчислені смуги для візуалізації, об’єднуючи їх в єдиний GeoTIFF. Для стекування смуг можна передати EOJ SageMaker StackConfig об’єкт, де вихідну роздільну здатність можна встановити на основі роздільної здатності вхідних зображень:
Нарешті, вихідний GeoTIFF можна зберегти для подальшого використання Служба простого зберігання Amazon (Amazon S3) або візуалізувати за допомогою геопросторових можливостей SageMaker. Зберігаючи вихідні дані в Amazon S3, Arup може використовувати аналіз у нових проектах і включати дані в нові завдання логічного висновку. У випадку з Arup вони використовували оброблений GeoTIFF у своїх існуючих інструментах візуалізації геоінформаційної системи, щоб створювати візуалізації відповідно до тем дизайну продукту.
Висновок
Використовуючи власні функції SageMaker, Arup зміг провести аналіз ефекту UHI в масштабі міста, який раніше займав тижні, за кілька годин. Це допомагає Arup дозволити своїм клієнтам швидше досягати цілей сталого розвитку та звужує зони фокусування, де слід застосовувати стратегії пом’якшення ефекту UHI, заощаджуючи дорогоцінні ресурси та оптимізуючи тактику пом’якшення. Аналіз також можна інтегрувати в майбутні інструменти спостереження Землі як частину більших проектів аналізу ризиків і допомагає клієнтам Arup прогнозувати вплив UHI в різних сценаріях.
Такі компанії, як Arup, розкривають стійкість через хмару за допомогою даних спостереження Землі. Розкрийте можливості даних спостереження Землі у своїх проектах сталого розвитку, дослідивши геопросторові можливості SageMaker на консолі SageMaker вже сьогодні. Щоб дізнатися більше, зверніться до Геопросторові можливості Amazon SageMaker, або отримати в руки a керівництво рішення.
Про авторів
Річард Олександр є асоційованим спеціалістом із геопросторових даних у Arup, що базується в Брістолі. Він має досвід створення успішних команд, керівництва та реалізації проектів, пов’язаних зі спостереженням Землі та науковими даними, у багатьох екологічних секторах.
Марк Хеллоуз є фахівцем з дистанційного зондування в Arup, що базується в Лондоні. Марк надає досвід спостереження за Землею та аналізу геопросторових даних широкому колу клієнтів, а також надає ідеї та інтелектуальне лідерство, використовуючи як традиційне машинне навчання, так і методи глибокого навчання.
Томас Еттрі є старшим архітектором рішень у Amazon Web Services у Лондоні. Наразі Томас допомагає клієнтам у сфері електроенергетики та комунальних послуг і застосовує свою пристрасть до сталого розвитку, щоб допомогти клієнтам розробляти програми для енергоефективності, а також консультує щодо використання хмарних технологій для розширення можливостей проектів сталого розвитку.
Тамара Герберт є старшим розробником програм AWS Professional Services у Великобританії. Вона спеціалізується на створенні сучасних і масштабованих програм для широкого кола клієнтів, наразі зосереджуючись на тих, хто входить до державного сектора. Вона бере активну участь у створенні рішень і веденні дискусій, які дозволяють організаціям досягати своїх цілей сталого розвитку як у хмарі, так і через нього.
Аніруд Вішванатан – є старшим менеджером із продуктів, технічні – зовнішні служби в команді геопросторового машинного навчання SageMaker. Він має ступінь магістра з робототехніки в Університеті Карнегі-Меллона та ступінь магістра ділового адміністрування в Уортонської школі бізнесу, а також є винахідником у понад 50 патентах. Йому подобається бігати на довгі дистанції, відвідувати художні галереї та бродвейські шоу.
- Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
- ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
- PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
- BlockOffsets. Модернізація екологічної компенсаційної власності. Доступ тут.
- джерело: https://aws.amazon.com/blogs/machine-learning/designing-resilient-cities-at-arup-using-amazon-sagemaker-geospatial-capabilities/
- : має
- :є
- :де
- $UP
- 1
- 100
- 12
- 15%
- 16
- 19
- 20
- 2022
- 3d
- 50
- 51
- 7
- 9
- a
- Здатний
- прискорювати
- прискорений
- доступ
- рахунки
- точно
- Achieve
- через
- активно
- Додатковий
- адресований
- радити
- агентство
- сільське господарство
- AIR
- Олександр
- ВСІ
- дозволяти
- дозволяє
- пліч-о-пліч
- Також
- Amazon
- Amazon SageMaker
- Геопросторовий Amazon SageMaker
- Amazon Web Services
- Ambient
- an
- Аналіз
- аналіз
- аналізи
- та
- -Анджелесі
- будь-який
- API
- додаток
- застосування
- прикладної
- застосовується
- Застосовувати
- Застосування
- ЕСТЬ
- ПЛОЩА
- області
- навколо
- Art
- Художні галереї
- AS
- активи
- Допомога
- Юрист
- At
- Влада
- автоматично
- доступний
- доступний безпосередньо
- AWS
- Професійні послуги AWS
- фон
- BAND
- база
- заснований
- BE
- КРАЩЕ
- Краще
- За
- синій
- обидва
- приносити
- Брістоль
- широкий
- будувати
- Створюємо
- вбудований
- бізнес
- by
- розрахований
- розрахунок
- розрахунок
- CAN
- можливості
- Карнегі Меллон
- випадок
- каталог
- викликаний
- викликаючи
- центральний
- виклик
- проблеми
- перевірка
- вибір
- Міста
- громадяни
- Місто
- класів
- клієнтів
- клімат
- хмара
- ХМАРНІ ТЕХНОЛОГІЇ
- код
- співпрацювати
- співробітництво
- Збір
- збір
- Collective
- поєднання
- об'єднувати
- комбінований
- об'єднання
- комфорт
- порівняний
- повний
- Зроблено
- комплекс
- складності
- обчислення
- Умови
- Проводити
- послідовний
- Консоль
- будівництво
- консультування
- Консультанти
- розмови
- може
- обкладинка
- охоплення
- покриття
- створювати
- створений
- В даний час
- Клієнти
- дані
- аналіз даних
- Платформа даних
- точки даних
- вчений даних
- набори даних
- Прийняття рішень
- рішення
- зменшити
- присвячених
- глибокий
- глибоке навчання
- надання
- постачає
- розгортання
- описувати
- дизайн
- Дизайнери
- проектування
- конструкцій
- розвивати
- Розробник
- розробників
- розробка
- різниця
- різний
- цифровий
- прямий
- безпосередньо
- водіння
- два
- під час
- кожен
- земля
- легше
- легко
- екосистеми
- ефект
- ефективність
- продуктивно
- зусилля
- Усуває
- викиди
- уповноважувати
- включіть
- дозволяє
- енергія
- Інженери
- збагачувати
- Весь
- Навколишнє середовище
- навколишній
- середовищах
- ESA
- Навіть
- Події
- надлишок
- існуючий
- експертиза
- experts
- дослідити
- Дослідження
- зовнішній
- екстремальний
- швидше
- кілька
- остаточний
- знайти
- Перший
- Сфокусувати
- фокусується
- фокусування
- для
- Прогноз
- знайдений
- частота
- часто
- від
- функціональність
- далі
- майбутнє
- галереї
- ГАЗ
- географічний
- географічні
- Геопросторовий ML
- отримати
- Глобальний
- Цілі
- графіка
- найбільший
- зелений
- Земля
- Зростає
- керівництво
- Руки
- Мати
- he
- здоров'я
- допомога
- допомагає
- тут
- Високий
- вище
- найвищий
- його
- історичний
- тримає
- ГОДИННИК
- Як
- Однак
- HTML
- HTTPS
- величезний
- людина
- ідеальний
- ідентифікувати
- ідентифікує
- if
- зображень
- Impact
- Вплив
- поліпшений
- поліпшується
- поліпшення
- in
- У тому числі
- включати
- збільшений
- зростаючий
- індекс
- промисловість
- впливаючи
- інформація
- Інфраструктура
- початковий
- вхід
- витрати
- розуміння
- розуміння
- інтегрований
- інтерактивний
- інтерес
- втручання
- в
- залучений
- Острови
- IT
- робота
- Джобс
- JPG
- ключ
- Ключові сфери
- відомий
- Labs
- земля
- великий
- масштабний
- більше
- пізніше
- шаруватий
- Керівництво
- провідний
- Веде за собою
- вивчення
- довжина
- життя
- світло
- як
- список
- розташування
- Лондон
- в
- Лос-Анджелес
- втрачений
- машина
- навчання за допомогою машини
- made
- зробити
- вдалося
- менеджер
- вручну
- карта
- позначити
- Матеріали
- математики
- Матерія
- Може..
- вимір
- Зустрічатися
- Mellon
- Метрика
- мільйони
- хвилин
- пом'якшення
- ML
- модель
- моделювання
- Моделі
- сучасний
- більше
- множинний
- Мумбаї
- ім'я
- Названий
- НАСА
- National
- рідний
- Природний
- Близько
- Необхідність
- необхідний
- Нові
- наступний
- зараз
- об'єкт
- of
- on
- На борту
- ONE
- з відкритим вихідним кодом
- операції
- оптимізуючий
- or
- організації
- організація
- інакше
- наші
- з
- Результат
- вихід
- над
- загальний
- власний
- Власники
- параметри
- частина
- приватність
- партнерська
- партнерінг
- Пройшов
- Проходження
- пристрасть
- Патенти
- Peak
- Люди
- Виконувати
- продуктивність
- періодів
- піксель
- планета
- запланований
- платформа
- plato
- Інформація про дані Платона
- PlatoData
- точок
- Багатокутник
- населення
- портрет
- позах
- позитивний
- можливостей
- це можливо
- пошта
- влада
- практика
- дорогоцінний
- Прогнози
- підготовка
- Готує
- підготовка
- представлений
- раніше
- попередній
- Оброблено
- процеси
- виробляти
- Product
- дизайн продукту
- розробка продукту
- менеджер по продукції
- професійний
- проект
- Прогнози
- проектів
- властивості
- власність
- доведений
- забезпечувати
- за умови
- провайдери
- забезпечує
- забезпечення
- громадськість
- Натискання
- Python
- якість
- діапазон
- запис
- червоний
- зменшити
- знижує
- зниження
- послатися
- рафінований
- відображено
- віддалений
- представник
- вимагається
- дослідження
- жителі
- пружний
- дозвіл
- ресурси
- результат
- результати
- Виявляє
- Річард
- суворий
- Зростання
- Risk
- робототехніка
- прогін
- біг
- сільській місцевості
- s
- мудрець
- супутник
- економія
- масштабовані
- шкала
- сценарії
- Школа
- вчений
- Вчені
- безшовні
- сектор
- Сектори
- безпеку
- старший
- Послуги
- комплект
- кілька
- вона
- Повинен
- Шоу
- сторона
- простий
- один
- Розмір
- невеликий
- So
- рішення
- Рішення
- Розв’язування
- деякі
- Джерела
- пробіли
- спеціаліст
- спеціалізується
- конкретний
- стек
- укладання
- почалася
- Статус
- Крок
- заходи
- зберігання
- зберігати
- зберігання
- стратегії
- структур
- Дослідження
- успішний
- такі
- літо
- поставляється
- Підтриманий
- Навколо
- Sustainability
- сталого
- Сталий розвиток
- система
- тактика
- Приймати
- приймає
- Тамара
- цілі
- команда
- команди
- технічний
- методи
- Технологія
- тест
- Що
- Команда
- Площа
- Великобританія
- їх
- Їх
- Теми
- потім
- теплової
- Ці
- вони
- це
- ті
- думка
- думка лідерства
- через
- час
- до
- сьогодні
- Токіо
- прийняли
- інструмент
- інструменти
- Усього:
- до
- трек
- послужний список
- традиційний
- поїзд
- навчений
- Перетворення
- Uk
- розуміння
- блок
- університет
- відімкнути
- розблокування
- міський
- Використання
- використання
- використовуваний
- використовує
- використання
- комунальні послуги
- використовує
- значення
- Цінності
- різноманітність
- різний
- постачальники
- візуалізації
- візуалізувати
- Вразливий
- було
- вода
- шлях..
- способи
- погода
- Web
- веб-сервіси
- тижня
- ДОБРЕ
- були
- вартон
- коли
- який
- в той час як
- широкий
- волі
- вікно
- з
- в
- Робочі процеси
- Світовий клас
- лист
- Ти
- вашу
- зефірнет