基于人工智能的落石裂缝测量仪

基于人工智能的落石裂缝仪是一种通过在山路沿线的落石风险区域安装观测传感器,实时监测落石发生情况和裂缝位移的装置。自 2013 年起,自动和手动裂缝测量仪被安装在崩塌风险较高的陡坡上,目前有 525 台设备在 174 个地点运行。落石测量装置分为 "关注、谨慎、警戒和严重 "四个风险等级。在关注阶段,要进行定期和频繁的检查。在谨慎阶段,裂缝小于 5 毫米且小于 2° 时,加强监测。 在警戒阶段,制定精确的灾害调查和行动计划。在严重阶段,对邻近山路进行控制,并采取紧急措施,如清除落石。

在安装基于人工智能的裂缝测量仪之前,由地质学家和防灾专家组成的专门调查小组已提前成立,对落石和陡坡进行系统管理,调查国家公园步道沿线存在落石事故风险的区域。此外,还根据危险程度、陡峭程度和其他地质特征,将安全隐患区域划分为 A 至 E 级,并转换成数据库。

在过去 10 年中,国家公园内发生了 81 次落石事件,造成 3 人死亡,6 人受伤,财产损失约 21 亿韩元。然而,自 2018 年使用基于人工智能的裂缝测量仪以来,没有发生过游客因落石而伤亡的事件。此外,逐一检查国家公园内安装的所有裂缝测量仪需要花费大量的时间和人力。由于节省了时间,公园管理员可以将更多精力放在公园的其他管理活动上,从而大大提高了内部满意度。

基于人工智能的智能闭路电视

基于人工智能的智能闭路电视是一种科学的安全管理系统,它利用深度学习技术对突发事件进行实时图像分析控制。通过识别和分析异常行为模式,如入侵、尖叫、徘徊等,立即向现场发送预警广播,并传递到控制系统,随后做出应急响应。
此外,在海洋/海岸国家公园,由于潮汐、涨潮等原因发生安全事故的风险较高,会自动向现场发布潮汐时间广播。智能闭路电视于 2020 年安装,目前在 15 个国家公园的 89 个地方运行。

最重要的有利因素是选择能有效操作设备的最佳地点。通过选择过去溺水事故频发的区域,安装了智能闭路电视。 另一个成功因素是拥有一套处理紧急情况的系统。当人工智能报警系统启动时,KNPS 总部的总控制中心会查看实时流媒体,迅速掌握情况,然后由国家公园的救援队现场展开救援行动。

基于人工智能的智能闭路电视是一种采用深度学习技术的科学安全管理系统。为了不断提高深度学习的准确性,专家们不断对软件进行维护,并在现场提供技术支持,使其能够稳定管理。随着深度学习数据的不断积累,该系统的运行水平有望得到提高。基于这些成就和局限性,有必要结合 KNPS 安全管理系统,逐步完善利用这一创新技术由人力监控的众多闭路电视。

生物多样性影响评估工具 (BiA)

为了实现自动和即时的生物多样性影响评估查询,我们开发了 BiA 工具,以便通过 Azure 平台为土地规划者和其他相关方提供查询服务。BiA 工具的工作原理是将查询地点或区域(或现有建设项目)与多个地理图层(包括物种分布和保护区范围)进行叠加,以调查该地点或区域是否距离濒危物种栖息地和/或保护区一定距离(如 3 公里、5 公里)并可能对其造成影响。评估报告为决策者说明了建设项目的生态和环境风险,有望促使他们考虑生物多样性。

生物评估工具的简要时间表:

  • 2020 年 4-6 月:团队组建、需求沟通、系统开发计划
  • 2020 年 7 月至 9 月:工具开发
  • 2020 年 10 月:试用、应用和推广
  • (2022 年 4 月至 9 月:系统升级
  • 多年的数据收集积累和对数据应用方法的不断思考。
  • 长期研究和保护实践积累的理论和技术基础。
  • 向政府、投资者和企业等潜在用户推广 BiA 工具。
  • 跟踪工具的运行情况和用户反馈,设计工具的进一步升级。
  • 数据应用是整个数据工作流程的首要步骤,在此过程中,数据将转化为对利益相关者有价值的信息。有效的数据应用报告应牢记受众(如简明扼要、重点突出)。
  • 完成开发和发布并不是工具的最后一步。找到潜在用户并说服他们使用工具也非常重要。工具必须被使用才能发挥最大价值。
公民科学数据可视化平台

在自然观察活动中,邀请公民科学家及时观察和记录野生动物,这不仅加强了公民与自然的联系,也是一个很有前景的物种分布数据源。公民科学家通过在线问卷收集的物种记录数据会自动流入可视化平台数据库(经过数据清理和人工定期检查),并通过 Power BI 转化为直观、美观的可视化图表和地图(两种类型:空间、空间和时间)。该平台有网页版和手机版,可为公民科学家的自然观察工作提供实时反馈,增强他们的成就感,激励他们今后参与自然观察活动。此外,由于该平台整合了多个自然观察活动,并链接到有关每个活动具体分析的网络文章,因此它提供了广泛的生物多样性知识,并使公民能够通过 "虚拟自然观察 "了解其他地区的野生动植物。

该平台的简要时间表:

  • 2021 年 1 月至 2 月:组建团队、分析、制定蓝图
  • 2021 年 3-6 月:开发数据库和平台
  • 2021 年 7 月至 8 月:试用
  • 2021 年 9 月:上线和推广
  • 精心设计数据收集问卷和自动数据清理机制,以确保数据质量,并定期进行人工检查(通常每季度一次),以确保数据的真实性。
  • 在公民科学家的参与下,选择可视化方法并进行美学设计。
  • PowerBI 技术。
  • 公民科学家微信社群运维。
  • 作为一个公共宣传产品,对内容和美学设计进行打磨,使平台方便用户使用并具有吸引力,永远都不为过。
  • 在规划阶段让用户参与进来,收集他们的想法对确定用户需求很有帮助。
  • 问卷需要精心设计,公民科学家在记录数据前也需要接受良好的培训。否则,很容易造成数据丢失。
相机陷阱数据管理系统

为了加快相机陷阱数据的工作流程,在技术合作伙伴的支持下,正在开发一个在线数据管理系统,以及基于应用程序的工具和人工智能图像识别,其中包括

  • 基于社区的相机陷阱监测助手应用程序:该应用程序允许当地监测员自动记录相机陷阱设置/取回的时间和 GPS 位置,从而省去了从当地监测员处收集数据和手动输入数据的繁琐过程。(蓝图:2019 年 6 月,开发:2019 年 10 月至 2020 年 2 月,试用和使用:2020 年 3 月-10 月)
  • 人工智能图像识别模型:人工智能模型帮助检测相机捕获器照片中的动物并识别物种,大大减少了需要人工识别的照片数量,提高了数据处理效率。
    • 已与技术合作伙伴训练和/或测试了一系列人工智能模型,包括 PU & PKU ResNet18 模型(2018 年)、MegaDetector(仅测试,2020 年)、MindSpore YOLOv3 模型(2021 年)。
  • 在线数据管理平台:通过应用程序收集的相机陷阱信息与照片一起上传到结构化云数据库。数据管理平台不仅支持人工智能和人工识别物种,还能进行全球数据搜索和统计报告。(蓝图:2021年4月至8月,开发:2021 年 9 月至 2022 年 6 月,试用和使用:2022 年 7 月)
  • 对当前相机陷阱数据工作流程的系统审查,并转化为技术系统开发需求
  • 开源且性能良好的相机陷阱图像人工智能识别模型
  • 用于人工智能计算、数据存储等的云资源
  • 多轮试用和反馈,以修复错误并提高系统的可用性
  • 罗马不是一天建成的。由于时间和资源的限制,我们不得不将系统划分为不同的模块,并逐步开发模块。我们相信,每个模块本身都能改进我们工作流程中的一个或多个步骤,在将模块纳入整个系统之前,我们已经从模块中受益匪浅。然而,重要的是一开始就要有大局观,并为最终的系统集成制定长期计划。
  • 一个系统不可能从一开始就完美无缺。当应用程序刚推出并在一个社区投入使用时,它并没有像我们预期的那样运行,当地监测员报告了各种类型的错误。我们收集并分析了反馈意见,以改进应用程序的用户界面设计和功能。
培训和能力建设

员工培训对于确保解决方案的有效实施和长期成功非常重要。优先考虑在设计和部署阶段以及部署后进行培训,以确保解决方案的持续使用。

  • 由技术官员或带头人推动培训和实地使用,可提高成功的几率。
  • 使用组织报告工具跟踪用户参与和使用情况,以确定用户何时以及是否未按计划使用应用程序。找出可能存在问题的原因,并与他们合作解决问题。
  • 语言障碍可能是一个问题,为了有效收集数据,表格必须简单。
  • 培训不应被视为一次性活动,而应是一个持续的过程。
  • 人员流动是一个现实问题,组织需要确保连续性,始终有一名以上的资深员工接受过 ArcGIS Online 各种工作流程和管理方面的培训。
  • 实施合作伙伴可以使解决方案的培训和长期支持更加易于管理。
设计和部署工作流程

ArcGIS Online 提供了一个安全、灵活的框架,既可用于部署有用的应用程序,也可用于集成其他保护技术,以全面支持与保护区正在实施的每项计划相关的工作流程。所有工作流程的基础都包括数据收集工具,如移动调查表(Survey123)、数据可视化(仪表盘或网络应用程序)、分析和报告。此外,ArcGIS 世界活地图让您可以访问世界各地最重要的地理信息集合,以支持您的工作流程,其中包括最新的卫星图像和产品,如森林损失。

有几项预配置的工作流可立即解包并实施。这些计划包括

  • 追踪非法活动。
  • 监控野生动物。
  • 缓解野生动物冲突。
  • 维护公园基础设施。

工作流程是可配置的,用户可以根据自己的需要进行定制。此外,各组织还可以使用所有必要的构件,为自己的活动(如社区外联或公众参与活动)开发全新的工作流程。

  • 在设计和部署工作流程之前,倾听一线从业人员的意见并与他们合作,以了解问题并确定需求。
  • ArcGIS Online 上有多个可配置的应用程序,了解它们如何工作以及如何相互链接对于开发有效的工作流程至关重要。
  • 遵循设计、部署、运行和审查策略,制定工作流程并最大限度地发挥其影响。
  • 在推出之前进行原型设计和测试。
  • 制定基本程序和准则。
  • 遵循最佳实践和趋势。
  • 拥有 ArcGIS 方面的经验大有益处,或者也可以利用实施合作伙伴来简化流程,提高效率。
  • 利用 ArcGIS 社区和在线培训资源。
公布收益

为了让研究与实践小组自愿加入遗产地实验室,有必要确定产生对个人、机构和遗产地 有用的实际成果。遗产地实验室建议制定和出版该进程产生的研究议程,在《文化遗产管理与可持续发展期刊》(绿宝石)上出版专刊,这对学术界来说是重要的一步,还建议在《PANORAMA》上发布自然-文化解决方案。

- 世界水文计划管理着 "PANORAMA 自然-文化社区";

- 主要实施伙伴国际文化财产保护与修复研究中心(ICCROM)本身是一个研究机构,拥有内部出版机构;

- 与《文化遗产管理与可持续发展杂志》(Emerald)建立了合作关系,以编制特刊。

出版成果的过程是在线孵化器研讨会过程的补充,因此必须计算这两个过程的时间,并计算编辑工作和后续工作的资源。这需要在开始实施前确定。

合作评估世界遗产的管理成效

遗产地实验室测试了根据世界遗产名录或与世界遗产名录合作开发的概念和工 具,包括世界遗产管理知识框架、增强我们的遗产工具包 2.0(EOH 2.0)以及 PANORAMA 自然-文化社区案例研究数据库(https://panorama.solutions/en/portal/nature-culture)。为了制定世界遗产的实践主导型研究议程,遗产地实验 室建议每个研究-实践小组在研讨会之间完成任务,随后提交。任务的顺序旨在为每个世界遗产的研究议程的制定提供信息,使用 EOH 2.0 工具包中旨在评估管理有效性的工具 1、2 和 4。各小组评估了对其遗产地的价值和属性、管理安排和影响因素的共同认识,从而确定了管理问题和研究重点。

- 世界遗产项目目前正在开发一些支持世界遗产管理的手册和工具。在遗产地实验室试点阶段,可以对这些手册和工具进行测试。

- 这些手册和工具的作者以及在其遗产地应用这些工具的实践者参与了该项目,促进了这一进程。

- 手册和工具是为世界遗产和其他遗产地的管理者编写的,研究人员较难理解。不过,在使用这些工具的过程中,有助于研究人员更深入地了解管理情况,并根据实地问题确定管理需求和研究需求,与遗产地建立更密切的联系。

- 研究人员与现场管理人员在评估管理成效方面的合作对于加强研究与实践之间的伙伴关系至关重要,并有助于在团队内部启动新的潜在项目和计划。

研究-实践孵化器在线讲习班

遗产地实验室为 8 处世界遗产提供了一个以实践为导向的研究议程孵化器,通过在 7 个月内举办 6 期在线讲习班,每期 3 次,每次 3 小时,促进研究对遗产地管理产生影响,遗产地管理对研究产生影响。在这些讲习班期间,共同探讨了遗产地管理问题,使研究人员能够与在实地工作的遗产地 管理人员一起检验理论和方法。研究人员得以进入世界遗产地,深入了解当地的需求。遗产地管理者熟悉了研究方法,并共同为其世界遗产地制定了研究议程。30 多位来自不同背景的特邀发言人,包括研究人员、从业人员、官员和国际专家,就每期讲习班的具体主题提供了意见。主持人就制定研究议程的任务向各小组提供反思和反馈意见。

- 由于 COVID 的大流行,世界遗产中心转而开展在线活动,这使得来自世界各地的研究人员、从业人员和专家得以参与其中。

- 项目的大多数参与者已经熟悉了在线环境,包括互动应用程序的使用,这使得交流更加密切。

- 尽管参与者已经习惯了在线环境,但在时区协调方面仍有限制(对一些人来说太早,对另一 些人来说太晚),因此,这类活动最好在国家或地区一级开展。

- 每个讲习班都存在网络连接和设备使用的技术问题,限制了一些项目参与者的积极参 与。

- 缺乏物理连接是一个挑战,然而,在线环境允许其他类型的交流和连接,并扩大了网络 (更多的人可以参与,团队可以在虚拟聊天室和教室组织工作)。