Dette indlæg er skrevet sammen med Richard Alexander og Mark Hallows fra Arup.
Arup er et globalt kollektiv af designere, konsulenter og eksperter dedikeret til bæredygtig udvikling. Data understøtter Arup rådgivning til kunder med indsamling og analyse i verdensklasse, der giver indsigt til at få indflydelse.
Løsningen præsenteret her er at styre beslutningsprocesser for robust bydesign. At informere designbeslutninger mod mere bæredygtige valg reducerer den overordnede byvarmeø-effekt (UHI) og forbedrer livskvalitetsmålinger for luftkvalitet, vandkvalitet, byakustik, biodiversitet og termisk komfort. Ved at identificere nøgleområder inden for et bymiljø til intervention giver Arup den bedste vejledning i branchen og skabe bedre livskvalitet for borgere rundt om på kloden.
Byvarmeøer beskriver den effekt, byområder har på temperaturen sammenlignet med omgivende landlige miljøer. At forstå, hvordan UHI påvirker vores byer, fører til forbedrede designs, der reducerer byernes varmepåvirkning på beboerne. UHI-effekten påvirker menneskers sundhed, drivhusgasemissioner og vandkvalitet og fører til øget energiforbrug. For bymyndigheder, aktivejere og udviklere er forståelsen af indvirkningen på befolkningen nøglen til at forbedre livskvaliteten og de naturlige økosystemer. At modellere UHI præcist er en kompleks udfordring, som Arup nu løser med jordobservationsdata og Amazon SageMaker.
Dette indlæg viser, hvordan Arup samarbejdede med AWS for at udføre jordobservationsanalyse med Amazon SageMaker geospatiale muligheder for at låse op for UHI-indsigt fra satellitbilleder. SageMakers geospatiale muligheder gør det nemt for dataforskere og maskinlæringsingeniører (ML) at bygge, træne og implementere modeller ved hjælp af geospatiale data. SageMaker geospatiale muligheder giver dig mulighed for effektivt at transformere og berige store geospatiale datasæt, accelerere produktudvikling og tid til indsigt med forudtrænede ML-modeller og udforske modelforudsigelser og geospatiale data på et interaktivt kort ved hjælp af 3D-accelereret grafik og indbygget visualisering værktøjer.
Oversigt over løsning
Den indledende løsning fokuserer på London, hvor det britiske sundhedssikkerhedsagentur under en hedebølge i sommeren 2022 anslået 2,803 overskydende dødsfald opstået på grund af varme. Identifikation af områder i et bymiljø, hvor folk kan være mere sårbare over for UHI-effekten, gør det muligt for offentlige tjenester at dirigere bistand, hvor det vil have den største indvirkning. Dette kan endda forudsiges forud for begivenheder med høj temperatur, hvilket reducerer virkningen af ekstremt vejr og giver et positivt resultat for byboerne.
Jordobservationsdata (EO) blev brugt til at udføre analysen i byskala. Den samlede størrelse giver dog udfordringer med traditionelle måder at lagre, organisere og forespørge på data for store geografiske områder. Arup tacklede denne udfordring ved at indgå partnerskab med AWS og bruge SageMaker geospatiale kapaciteter til at muliggøre analyser i byskala og videre. Efterhånden som det geografiske område vokser til større storbyområder som Los Angeles eller Tokyo, kræves der mere lagring og beregning til analyse. Elasticiteten af AWS-infrastruktur er ideel til UHI-analyser af bymiljøer af enhver størrelse.
Løsningen: UHeat
Arup brugte SageMaker til at udvikle UHeat, en digital løsning, der analyserer store områder af byer for at identificere bestemte bygninger, strukturer og materialer, der får temperaturerne til at stige. UHeat bruger en kombination af satellitbilleder og open source klimadata til at udføre analysen.
Et lille team hos Arup foretog den indledende analyse, hvor der skulle trænes yderligere dataforskere i SageMaker-værktøjerne og arbejdsgangene. Onboarding af datavidenskabsfolk til et nyt projekt plejede at tage uger ved hjælp af interne værktøjer. Dette tager nu et spørgsmål om timer med SageMaker.
Det første trin i enhver EO-analyse er indsamling og forberedelse af dataene. Med SageMaker kan Arup tilgå data fra et katalog over geospatiale dataudbydere, bl.a Sentinel-2 data, som blev brugt til London-analysen. Indbygget geospatial datasætadgang sparer ugers indsats, der ellers går tabt ved at indsamle og forberede data fra forskellige dataudbydere og leverandører. EO-billeder består ofte af små fliser, som skal kombineres for at dække et område på størrelse med London. Dette er kendt som en geomosaisk, som kan oprettes automatisk ved hjælp af de administrerede geospatiale operationer i en SageMaker Geomosaic Earth Observation job.
Efter at EO-dataene for interesseområdet er kompileret, kan de vigtigste påvirkende parametre for analysen udtrækkes. Til UHI havde Arup behov for at kunne udlede data om parametre for bygningsgeometri, byggematerialer, menneskeskabte varmekilder og dækning af eksisterende og planlagte grønne områder. Ved hjælp af optiske billeder såsom Sentinel-2 kan jorddækningsklasser, herunder bygninger, veje, vand, vegetationsdække, bar jord og albedo (mål for reflektionsevne) for hver af disse overflader beregnes.
Ved at beregne værdierne fra de forskellige bånd i satellitbillederne kan de bruges som input til SUEWS model, som giver en stringent måde at beregne UHI-effekt på. Resultaterne af SUEWS visualiseres derefter, i dette tilfælde med Arups eksisterende geospatiale dataplatform. Ved at justere værdier som f.eks. albedo for et bestemt sted, er Arup i stand til at teste effekten af afbødningsstrategier. Albedo ydeevne kan forfines yderligere i simuleringer ved at modellere forskellige byggematerialer, beklædning eller tagdækning. Arup fandt ud af, at i et område af London kunne en stigende albedo fra 0.1 til 0.9 sænke omgivelsestemperaturen med 1.1°C under spidsbelastningsforhold. Over større områder af interesse kan denne modellering også bruges til at forudsige UHI-effekten sammen med klimafremskrivninger for at kvantificere omfanget af UHI-effekten.
Med historiske data fra kilder som Sentinel-2 kan tidsmæssige undersøgelser afsluttes. Dette gør det muligt for Arup at visualisere UHI-effekten i perioder af interesse, såsom Londons sommer 2022-hedebølge. Det Urban Heat Snapshot forskning, som Arup har gennemført, afslører, hvordan UHI-effekten presser temperaturerne op i byer som London, Madrid, Mumbai og Los Angeles.
Indsamling af data til et interesseområde
SageMaker eliminerer kompleksiteten ved manuel indsamling af data til jordobservationsjob (EOJ'er) ved at levere et katalog over geospatiale dataudbydere. Når dette skrives, USGS Landsat, Sentinel-1, Copernicus DEM, NAIP: National Agriculture Imagery Programog Sentinel-2 data er tilgængelige direkte fra kataloget. Du kan også medbringe din egen Planet Labs-data, når billeder med højere opløsning og frekvens er påkrævet. Indbygget geospatial datasætadgang sparer ugers indsats, ellers tabt ved indsamling af data fra forskellige dataudbydere og leverandører. Koordinater for polygonområdet af interesse skal angives såvel som tidsintervallet for hvornår EO-billeder blev indsamlet.
Arups næste skridt var at kombinere disse billeder til et større enkelt raster, der dækkede hele interesseområdet. Dette er kendt som mosaik og understøttes af beståelse GeoMosaicConfig til SageMakeren StartEarthObservationJob API.
Vi har givet nogle kodeeksempler, der er repræsentative for de trin, Arup tog:
Dette kan tage et stykke tid at fuldføre. Du kan tjekke status for dine job sådan:
Resampling
Derefter gensamples rasteret for at normalisere pixelstørrelsen på tværs af de indsamlede billeder. Du kan bruge ResamplingConfig for at opnå dette ved at angive værdien af længden af en side af pixlen:
Bestemmelse af dækning
Bestemmelse af arealdækning såsom vegetation er mulig ved at anvende et normaliseret differensvegetationsindeks (NDVI). I praksis kan dette beregnes ud fra intensiteten af reflekteret rødt og nær-infrarødt lys. For at anvende en sådan beregning på EO-data i SageMaker, skal BandMathConfig kan leveres til StartEarthObservationJob API'er:
Vi kan visualisere resultatet af båndmatematikjoboutputtet i SageMaker visualiseringsværktøjet til geospatiale kapaciteter. SageMaker geospatiale muligheder kan hjælpe dig med at overlejre modelforudsigelser på et basiskort og give lagvis visualisering for at gøre samarbejde lettere. Den GPU-drevne interaktive visualizer og Python-notebooks giver en problemfri måde at udforske millioner af datapunkter i et enkelt vindue samt samarbejde om indsigt og resultater.
Forberedelse til visualisering
Som et sidste trin forbereder Arup de forskellige bånd og beregnede bånd til visualisering ved at kombinere dem til et enkelt GeoTIFF. Til båndstabling kan SageMaker EOJ'er passeres StackConfig objekt, hvor outputopløsningen kan indstilles baseret på opløsningerne af inputbillederne:
Endelig kan output GeoTIFF gemmes til senere brug i Amazon Simple Storage Service (Amazon S3) eller visualiseret ved hjælp af SageMaker geospatiale muligheder. Ved at gemme outputtet i Amazon S3 kan Arup bruge analysen i nye projekter og inkorporere dataene i nye inferensjobs. I Arups tilfælde brugte de den behandlede GeoTIFF i deres eksisterende visualiseringsværktøj til geografisk informationssystem til at producere visualiseringer, der stemmer overens med deres produktdesigntemaer.
Konklusion
Ved at bruge den native funktionalitet fra SageMaker var Arup i stand til at udføre en analyse af UHI-effekten i byskala, som tidligere tog uger, på få timer. Dette hjælper Arup med at sætte deres egne kunder i stand til at opfylde deres bæredygtighedsmål hurtigere og indsnævrer de fokusområder, hvor UHI-effektreduktionsstrategier skal anvendes, hvilket sparer dyrebare ressourcer og optimerer afbødningstaktik. Analysen kan også integreres i fremtidige jordobservationsværktøjer som en del af større risikoanalyseprojekter og hjælper Arups kunder med at forudsige effekten af UHI i forskellige scenarier.
Virksomheder som Arup låser op for bæredygtighed gennem skyen med jordobservationsdata. Lås op for mulighederne for jordobservationsdata i dine bæredygtighedsprojekter ved at udforske SageMakers geospatiale muligheder på SageMaker-konsollen i dag. For at finde ud af mere, se Amazon SageMaker geospatiale muligheder, eller få fat i en vejledningsløsning.
Om forfatterne
Richard Alexander er Associate Geospatial Data Scientist hos Arup med base i Bristol. Han har en dokumenteret track record med at opbygge succesfulde teams og lede og levere jordobservation og datavidenskab-relaterede projekter på tværs af flere miljøsektorer.
Mark Hallows er fjernmålingsspecialist hos Arup med base i London. Mark leverer ekspertise inden for jordobservation og geospatial dataanalyse til en bred vifte af kunder og leverer indsigt og tankelederskab ved hjælp af både traditionel maskinlæring og deep learning-teknikker.
Thomas Attree er Senior Solutions Architect hos Amazon Web Services med base i London. Thomas hjælper i øjeblikket kunder i el- og forsyningsindustrien og anvender sin passion for bæredygtighed til at hjælpe kunder med at udvikle applikationer til energieffektivitet, samt rådgive om brug af cloud-teknologi til at styrke bæredygtighedsprojekter.
Tamara Herbert er en senior applikationsudvikler med AWS Professional Services i Storbritannien. Hun har specialiseret sig i at bygge moderne og skalerbare applikationer til en bred vifte af kunder, i øjeblikket med fokus på dem inden for den offentlige sektor. Hun er aktivt involveret i at bygge løsninger og drive samtaler, der gør det muligt for organisationer at opfylde deres bæredygtighedsmål både i og gennem skyen.
Anirudh Viswanathan – er Sr Product Manager, Technical – External Services med SageMaker geospatial ML team. Han har en Masters i Robotics fra Carnegie Mellon University og en MBA fra Wharton School of Business og er udnævnt til opfinder på over 50 patenter. Han nyder langdistanceløb, at besøge kunstgallerier og Broadway-shows.
- SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk dig selv. Adgang her.
- PlatoAiStream. Web3 intelligens. Viden forstærket. Adgang her.
- PlatoESG. Kulstof, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Affaldshåndtering. Adgang her.
- PlatoHealth. Bioteknologiske og kliniske forsøgs intelligens. Adgang her.
- BlockOffsets. Modernisering af miljømæssig offset-ejerskab. Adgang her.
- Kilde: https://aws.amazon.com/blogs/machine-learning/designing-resilient-cities-at-arup-using-amazon-sagemaker-geospatial-capabilities/
- :har
- :er
- :hvor
- $OP
- 1
- 100
- 12
- 15 %
- 16
- 19
- 20
- 2022
- 3d
- 50
- 51
- 9
- a
- I stand
- fremskynde
- accelereret
- adgang
- Konto
- præcist
- opnå
- tværs
- aktivt
- Yderligere
- rettet
- rådgive
- påvirker
- agentur
- Landbrug
- LUFT
- Alexander
- Alle
- tillade
- tillader
- langs med
- også
- Amazon
- Amazon SageMaker
- Amazon SageMaker geospatial
- Amazon Web Services
- Ambient
- an
- analyse
- analyser
- ,
- Angeles
- enhver
- api
- Anvendelse
- applikationer
- anvendt
- gælder
- Indløs
- Anvendelse
- ER
- OMRÅDE
- områder
- omkring
- Kunst
- Kunstgallerier
- AS
- aktiv
- Assistance
- Associate
- At
- Myndigheder
- automatisk
- til rådighed
- tilgængelig direkte
- AWS
- AWS Professional Services
- baggrund
- BAND
- bund
- baseret
- BE
- BEDSTE
- Bedre
- Beyond
- Blå
- både
- bringe
- bristol
- bred
- bygge
- Bygning
- Byggematerialer
- bygninger
- indbygget
- virksomhed
- by
- beregnet
- beregning
- beregning
- CAN
- kapaciteter
- Carnegie Mellon
- Carnegie mellon universitet
- tilfælde
- katalog
- forårsagede
- forårsager
- central
- udfordre
- udfordringer
- kontrollere
- valg
- byer
- Borgere
- By
- klasser
- kunder
- Klima
- Cloud
- SKY-TEKNOLOGI
- kode
- samarbejde
- samarbejde
- Indsamling
- samling
- kollektive
- kombination
- kombinerer
- kombineret
- kombinerer
- komfort
- sammenlignet
- fuldføre
- Afsluttet
- komplekse
- kompleksiteter
- Compute
- betingelser
- Adfærd
- konsekvent
- Konsol
- opbygge
- rådgivning
- konsulenter
- samtaler
- kunne
- dæksel
- dækning
- dækker
- skabe
- oprettet
- For øjeblikket
- Kunder
- data
- dataanalyse
- Dataplatform
- datapunkter
- dataforsker
- datasæt
- Beslutningstagning
- afgørelser
- falde
- dedikeret
- dyb
- dyb læring
- leverer
- leverer
- indsætte
- beskrive
- Design
- designere
- designe
- designs
- udvikle
- Udvikler
- udviklere
- Udvikling
- forskel
- forskellige
- digital
- direkte
- direkte
- kørsel
- grund
- i løbet af
- hver
- jorden
- lettere
- let
- økosystemer
- effekt
- effektivitet
- effektivt
- indsats
- eliminerer
- Emissioner
- bemyndige
- muliggøre
- muliggør
- energi
- energieffektivitet
- Ingeniører
- berige
- Hele
- Miljø
- miljømæssige
- miljøer
- ESA
- Ether (ETH)
- Endog
- begivenheder
- overskydende
- eksisterende
- ekspertise
- eksperter
- udforske
- Udforskning
- ekstern
- ekstrem
- hurtigere
- få
- endelige
- Finde
- Fornavn
- Fokus
- fokuserer
- fokusering
- Til
- Forecast
- fundet
- Frekvens
- hyppigt
- fra
- funktionalitet
- yderligere
- fremtiden
- gallerier
- GAS
- geografiske
- geografisk
- geometri
- Geospatial ML
- få
- Global
- Mål
- grafik
- størst
- Grøn
- Grønne områder
- drivhusgas
- Drivhusgas udledning
- Ground
- Vokser
- vejledning
- hænder
- Have
- he
- Helse
- hjælpe
- hjælper
- link.
- Høj
- højere
- højeste
- hans
- historisk
- besidder
- HOURS
- Hvordan
- Men
- HTML
- HTTPS
- kæmpe
- menneskelig
- ideal
- identificere
- identificere
- if
- billeder
- KIMOs Succeshistorier
- Påvirkninger
- forbedret
- forbedrer
- forbedring
- in
- Herunder
- indarbejde
- øget
- stigende
- indeks
- industrien
- påvirke
- oplysninger
- Infrastruktur
- initial
- indgang
- indgange
- indsigt
- indsigt
- integreret
- interaktiv
- interesse
- indgriben
- ind
- involverede
- Islands
- IT
- Job
- Karriere
- jpg
- Nøgle
- Nøgleområder
- kendt
- Labs
- Land
- stor
- storstilet
- større
- senere
- lagdelt
- Leadership" (virkelig menneskelig ledelse)
- førende
- Leads
- læring
- Længde
- Livet
- lys
- ligesom
- Liste
- placering
- London
- den
- Los Angeles
- tabte
- maskine
- machine learning
- lavet
- lave
- lykkedes
- leder
- manuelt
- kort
- markere
- materialer
- matematik
- Matter
- Kan..
- MBA
- måle
- Mød
- Mellon
- Metrics
- millioner
- minutter
- afbødning
- ML
- model
- modellering
- modeller
- Moderne
- mere
- flere
- Mumbai
- navn
- Som hedder
- Nasa
- national
- indfødte
- Natural
- I nærheden af
- Behov
- behov
- Ny
- næste
- notesbøger
- nu
- objekt
- of
- on
- onboarding
- ONE
- open source
- Produktion
- optisk
- optimering
- or
- organisationer
- organisering
- Ellers
- vores
- ud
- Resultat
- output
- i løbet af
- samlet
- egen
- ejere
- parametre
- del
- særlig
- partnerskab
- partnering
- Bestået
- Passing
- lidenskab
- Patenter
- Peak
- Mennesker
- udføre
- ydeevne
- perioder
- pixel
- planet
- planlagt
- perron
- plato
- Platon Data Intelligence
- PlatoData
- punkter
- Polygon
- befolkning
- portræt
- udgør
- positiv
- muligheder
- mulig
- Indlæg
- magt
- praksis
- Kostbar
- Forudsigelser
- forberedelse
- Forbereder
- forberede
- forelagt
- tidligere
- Forud
- bearbejdet
- Processer
- producere
- Produkt
- Produktdesign
- produktudvikling
- produktchef
- professionel
- projekt
- fremskrivninger
- projekter
- egenskaber
- ejendom
- gennemprøvet
- give
- forudsat
- udbydere
- giver
- leverer
- offentlige
- Pushing
- Python
- kvalitet
- rækkevidde
- optage
- Rød
- reducere
- reducerer
- reducere
- henvise
- raffinerede
- afspejles
- fjern
- repræsentativt
- påkrævet
- forskning
- beboere
- elastisk
- Løsning
- Ressourcer
- resultere
- Resultater
- afslører
- Richard
- stringent
- Rise
- Risiko
- veje
- robotteknik
- Kør
- kører
- Rural
- s
- sagemaker
- satellit
- satellitbilleder
- besparelse
- skalerbar
- Scale
- scenarier
- Skole
- Videnskabsmand
- forskere
- sømløs
- sektor
- Sektorer
- sikkerhed
- senior
- Tjenester
- sæt
- flere
- hun
- bør
- viser
- Shows
- side
- Simpelt
- simuleringer
- enkelt
- Størrelse
- lille
- So
- løsninger
- Løsninger
- Løsning
- nogle
- Kilder
- rum
- specialist
- specialiseret
- specifikke
- stable
- stabling
- påbegyndt
- Status
- Trin
- Steps
- opbevaring
- opbevaret
- strategier
- strukturer
- undersøgelser
- vellykket
- sådan
- sommer
- tilført
- Understøttet
- Omkringliggende
- Bæredygtighed
- bæredygtig
- Bæredygtig udvikling
- systemet
- taktik
- Tag
- tager
- Tamara
- mål
- hold
- hold
- Teknisk
- teknikker
- Teknologier
- prøve
- at
- Området
- UK
- deres
- Them
- temaer
- derefter
- termisk
- Disse
- de
- denne
- dem
- tænkte
- tænkt lederskab
- Gennem
- tid
- til
- i dag
- tokyo
- tog
- værktøj
- værktøjer
- I alt
- mod
- spor
- historik
- traditionelle
- Tog
- uddannet
- Transform
- Uk
- forståelse
- enhed
- universitet
- låse
- oplåsning
- urban
- Byområder
- Brug
- brug
- anvendte
- bruger
- ved brug af
- forsyningsselskaber
- Ved hjælp af
- værdi
- Værdier
- række
- forskellige
- leverandører
- visualisering
- Visualiser
- Sårbar
- var
- Vand
- Vej..
- måder
- Vejr
- web
- webservices
- uger
- GODT
- var
- Wharton
- hvornår
- som
- mens
- bred
- vilje
- vindue
- med
- inden for
- arbejdsgange
- verdens klasse
- skrivning
- dig
- Din
- zephyrnet