当AI遇到GIS

    洪水、飓风等每年都会给人类带来惨重的自然灾难。之所以会造成如此惨重的损失，是因为未能提前预警。为什么不能提前预警？是因为缺乏最新的高精度的地图。如何才能获得这样的地图？这需要卫星影像。但是上万亿像素的高精度卫星影像绝非人力所能处理，这就需要AI的协助了。

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    高分辨率的影像与传感技术、AI以及云计算的结合能够使环保人员更加深入地了解地球的健康情况。其结果是一个有关地球生命体征的近乎实时的读出器，只要这位境况不佳的病人出现病情恶化情况就发出警告。

    这些技术可以应用到全世界。Global Forest Watch（GFW），一个由世界资源研究所（World Resources Institute）设立的保护项目，2016年开始提供森林砍伐情况的月报与周报，这得到了马里兰大学开发的AI算法的支持。按照该组织网站的说法，算法会分析卫星影像，通过刷新来检测“可能预示即将发生森林砍伐的模式”。志愿者和护林员则利用GFW的移动app “Forest Watcher”去到类似印尼的勒塞尔系统（自称为为“全球最后一块猩猩、犀牛、大象以及老虎在野生环境共存的地方”）这样的地方去验证这些自动化的告警。

    这种新的保护方式还被推广到海洋。6月4日，保罗·艾伦慈善基金会披露了跟卡内基科学研究所、昆士兰大学、夏威夷海洋生物研究所以及私人微型公司Planet合作的一项计划，其目标是到2020年将全球所有的珊瑚礁都绘制出来。Planet副总裁Andrew Zolli解释称：这是有史以来第一次“新工具被运用到地球层面来解决这个问题。”

    到了2017年底，Planet已经部署了近200颗人造卫星，形成了紧紧围绕地球的一条项链，可以每天以3米的分辨率拍摄整个地球的影像。这相当于每天落下的数万亿颗像素雨，如果没有受训来解析它们的AI算法的话，这些信息永远也无法转化为有用的地图。这项合作关系利用了卡内基研究所的计算机视觉工具以及昆士兰大学掌握的有关当地情况的数据，包括珊瑚、藻类、沙地以及岩石等。

    卡内基大学社会生态学系的科学家Greg Asner说：“今天，我们对全球漂白现象（即珊瑚礁大面积死亡）的地理情况、发生速度以及频率都一无所知。”基于已知的知识，科学家预计，到2050年为25%海洋生物提供养分的全球珊瑚礁超过90%灭绝。奥萝艾伦慈善基金会的Lauren Kickham预计这项合作关系将会为全球的珊瑚礁危机提供清晰视角，并且让科学家每天都能跟踪它们的健康状况。

    在另一个独立的珊瑚礁项目中（也是跟Planet和卡内基研究所合作的），大自然保护协会（The Nature Conservancy） 利用了卡内基的计算机视觉AI制作加勒比海域高分辨率的浅水地图。大自然保护协会加勒比珊瑚礁项目的负责人Luis Solorzano说：“通过学习这些系统是如何生活以及如何适应，也许我们就会把它们带回来，可能不是我们这一代，而是下一代人可以实现这一点。”

    地图服务保护来说几乎算不上新东西。多年来地理信息系统一直是环境保护工具包里面的常用工具之一，通过提供交互式地图来促进环境监控，监管执法以及保护规划。但是地图服务的好坏要完全取决于底层数据的好坏，而后者往往是难以获取和维护的。因此，许多环境保护人员被迫求助于免费的版本，比如美国地址调查局提供的30米精度的影像。

有AI帮助下做出来的地图（左）要比之前详细得多（右）  

负责AI for Earth的微软首席环境科学家Lucas Joppa说：“看到我们的能力以及我们这个星球健康状况的基本信息的理解之少是很令人沮丧的。而看到那些站在解决比如环境可持续性这样的社会问题第一线的个人，他们往往处在手上可利用技术资源最少的组织里面这一点同样令人沮丧。”

不过，终极问题是，这些AI驱动土地覆盖地图提供的调查分析能不能及时出现来帮助至于人类导致的问题。这需要GIS科学的发展来解决，所以，各位GIS研究者任重而道远。