当一棵树落在圣路易斯时电力会消失吗

在最近发表在传感器上的一项研究中，圣路易斯大学的研究人员将卫星成像数据与机器学习技术配对，以绘制当地树种和健康状况。该项目产生的数据将有助于为管理健康绿地提供最佳实践，并提供修剪计划，以避免风暴后停电。

圣路易斯大学地球与大气科学副教授Vasit Sagan博士表示，管理健康的城市绿地是应对全球变暖的关键战略。

“通过这项工作，我们的目标是提高圣路易斯和全球的生活质量，”萨根说。“树木和绿地对于应对全球变暖的影响至关重要。一般来说，城市的温度比农村地区高5摄氏度左右。为了减少城市热岛和气候变化的影响，我们可以增加绿地。

“在这项研究中，我们绘制了八种树种：秃柏，白杨木，绿灰，银枫，糖枫，橡木树，奥地利松树和梧桐树。树种多样性很好。另一方面，有些树种是由于不同的树种对压力具有不同的耐受性，因此更容易受到风暴的影响。总的想法是利用天基技术来识别树种类型和健康状况。

在森林中，在暴风雨中被击中的树木可能会倒下而不会造成太大的干扰。当一棵树落在圣路易斯时，它可能导致停电。出于安全和经济原因，了解树木的种类和健康状况非常重要。每年花费数百万美元用于树木修剪。

“通过这个项目的数据，我们可以跟踪不同树木的增长率，这可以帮助代理商管理他们的修剪计划，”萨根说。“这些信息将有助于像Ameren这样的组织积极主动的树木修剪计划。”

SLU研究生兼论文作者Sean Hartling表示，某些树木更容易受到压力和风暴的影响。

“布拉德福德梨或银枫的成长速度快，价格便宜，所以人们喜欢将它们放在院子里，”哈特林说。“但是，它们在电力线附近存在问题。另一方面，橡树和核桃是更强大的树木。”

研究人员使用机载LiDAR(光探测和测距)系统成像以及卫星成像技术来收集有关树木的数据。然后，他们“训练”了基于机器的分析工具，以根据该数据识别树木。

“这个项目的重点是分类，”哈特林说。“通过实施数据融合方法，我们可以获得不同传感器的数据，这些数据可能会产生不同的细微差别。

因此，在两个月的时间里，Hartling将近4,000棵森林公园的45,000棵树数字化，以便“教”一台基于机器的工具，使用成像数据对树木进行分类。

“然后，我们也在研究深度学习，其中分类器训练机器识别树木。处理大量训练样本的能力是图像分类的热门话题。但是，你仍然需要样本来训练模型。”

因此，在两个月的时间里，Hartling将森林公园中的几乎每棵树(大约4,000棵)数字化，以便“教”一台基于机器的工具，使用成像数据对树进行分类。

“我们开发了一种地理空间分析工具，融合了各种来源的信息，以更好地区分树型，”萨根说。“从某种意义上说，我们确实拥有真正高感官的数据集，可以告诉我们树木的高度，形状，图案，分布。”我们将这一点与地理空间模型工具结合起来使用最新的深度(机器)学习。这是这项研究的核心。“

研究人员的下一步将是查看树种，树木健康数据和公用事业信息，覆盖数据并进行热点分析，帮助专家创建风暴期间有停电风险的社区地图，并帮助快速恢复供电。随着团队继续他们的工作，他们将使用无人机(无人驾驶飞行器)(也称为无人机)添加到他们的数据集中。

“对于第一项研究，我们使用卫星图像，”哈特林说。“接下来，我们使用小型感应无人机来获得更高的分辨率和准确度。

“我们可以用无人机在15分钟的飞行中覆盖大约80英亩。我们可以识别出有受损或疾病风险的树木。我们可能会发现树冠顶部或树皮变化的褐色。我们会看看能否找到一种我们可以在更大范围内使用的方法。“

“我们实际上已经为我们研究过的每一棵树枝都有LiDAR数据，”萨根说。“现在，我们正在使用无人机走出去创造我们自己的数据。无人机的强大之处在于我们可以建立并测试我们自己的假设，然后扩展到卫星。”

“就像医生可能会使用图像来判断您的肺部是否健康，我们正在使用图像来诊断植物是否健康，”萨根说。

科学家与圣路易斯的几个组织建立了合作关系。当前项目在森林公园映射树木。该团队与Bellefontaine Cemetery合作，通过创建3D数字公园以及入侵和珍稀植物物种的绘图，帮助改善公墓中的稀有植物和树木健康的环境和植物园水平。

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