Google Earth Engine が森林破壊の監視方法に革命をもたらした方法

自然のスケールを理解するのは非常に難しい場合があります。 たとえば、地球上最大の熱帯雨林であるアマゾンは、9 か国の国境をまたいで、約 260 万平方マイルに広がります。 これはインドの2倍以上の面積で、米国総面積の68パーセントに相当する。

これほど大きなものを保護しようとすることは、同様の規模と複雑さの課題ですが、研究者やその他の公共政策の専門家向けの地理空間処理サービスである Google の Earth Engine によって、それが容易になりました。 2010 年に開始されたこのプログラムは、科学者が世界中の森林消失を追跡する方法を完全に変え、そのプロセスをより迅速かつ広範囲に拡大しました。すべては一人の人の好奇心から始まりました。

2005 年、Google エンジニアのレベッカ ムーアは、北カリフォルニアのサンタ クルーズ山脈にある自宅の近くで新しい伐採プロジェクトがあることを知りました。 プロジェクトの計画は開発者によってコミュニティと共有されましたが、有益な情報や透明性はほとんどありませんでした。

「それは誰も理解できない大まかな白黒地図を含む 400 ページの文書でした。 誰にも、それがどこで行われるのかさえわかりませんでしたし、ましてや提案されている内容の詳細などは誰にもわかりませんでした」と彼女は言う。

地図マニアを自称する彼女は、数年前にリリースされた地球規模視覚化ツールである Google Earth を使用して、対象の 1,000 エーカーのエリアを調査することにしました。 高解像度の衛星画像は、400 ページでは分からなかったことを示しました。このプロジェクトは、コミュニティの 2,000 人だけでなく、その地域から飲料水を入手しているより広範なシリコンバレー コミュニティの住民の日常生活に影響を与えることになります。

この地域は、絶滅危惧種であるセコイアの一種である海岸沿いのセコイアで構成されており、地球上で最も背の高い樹木や最も長生きする生物が含まれています。

「結局のところ、ヘリコプターが離着陸し、保育園やデイケアセンターの上空で丸太を運ぶことになっていたのです」と彼女は回想する。 「３校の１００メートル以内まで届く予定だった」。

彼女は 2 分未満の高空飛行ビデオでコミュニティを動員し、最終的に伐採プロジェクトを中止することができました。 現在、Google Earth、Earth Engine、Outreach のディレクターを務めるムーア氏は、「破壊の規模を確認し、森林伐採がどこで起こっているかを確認することで、何が原因で、どの地域がより脅かされており、より多くの保護が必要であるかについて洞察が得られます」と述べています。

これは比較的狭い地域であり、特定の瞬間にのみ取り組まれたものでしたが、Google Earth を使用して伐採プロジェクトの停止に貢献できたことで、ムーア氏は、同様の監視を世界の森林に対して行うことができるのではないかというアイデアを思いつきました。 しかし、それが機能するには、研究者は巨大なデータベースと、このすべてのデータを処理するためのツールにアクセスする必要があります。これが Google Earth Engine の種でした。

それまでは、地図や衛星画像は NASA やその他の政府機関などのさまざまな機関に保管されており、科学者はこの情報を収集して自分のコンピューターにダウンロードする必要があり、それから初めて分析を開始できました。 タイムリーでしたが、すべてを収集するには数週間かかりましたが、ハードウェアの能力が必要だったためにコストがかかりました。

「Google Earth Engine はこのパラダイムを変えます」とコンピューター科学者でブラジル国立宇宙研究所 (INPE) の元所長であるジルベルト・カマラ氏は説明します。 「データがソフトウェアのある場所、つまりコンピュータに送信されるのではなく、ソフトウェアはデータのある場所、つまり Google に送信されます。」

このテクノロジー巨人は、米国からヨーロッパ、ブラジルに至るまで、世界中の研究機関から無料でアクセスできる衛星画像を収集し、クラウド サービスにアップロードして、データを処理するためのプログラミング機能とともに学者が利用できるようにしました。 「これは明らかに、Google がビッグ データ ウェアハウスとして機能することから大きな恩恵を受けています」と Câmara 氏は言います。

「私たちは Google データ センターを使用して、毎日、何百もの衛星やその他のデータ ソースから何千もの画像を取り込み、すぐに分析できる形式で保存しています」とムーア氏は言います。

そのすべてのマシンパワーの最初のターゲットは、世界最大の熱帯林でした。 非営利団体であるアマゾン人間と環境研究所 (Imazon) では、Earth Engine 上で最初の運用可能な森林監視システムが構築されました。 これは、ブラジルのアマゾンにおける森林劣化と森林破壊のペースを毎月報告するために、森林破壊警報システムに統合されました。

この研究に続いて、画期的な分析が行われました。 に発表されました 化学 2013年にこれは、世界の森林と過去 12 年間で森林がどのように変化したかを示す初の高解像度地図でした。

「これまでに行われたことがなく、その理由は、100 万時間以上の計算が必要だったからです。 しかし、10,000 台のコンピューターで並行して実行したため、数日で結果が得られました。 1 台のコンピュータでは 15 年かかったでしょう」とムーア氏は説明します。

世界は依然として化石燃料に大きく依存しているため、気候変動について話すとき、エネルギーは非常に重要です。 しかし、森林破壊は地球の気温上昇の大きな原因でもあります。それは、利用可能な炭素貯蔵量が減少するだけでなく、森林破壊によって排出される炭素のせいでもあります。 これはブラジルの場合特に重要だ。

による 最新の公式データ, ブラジルのアマゾンでは、2021年8月から2022年7月までに4,466平方マイル以上の森林面積が失われた（森林破壊の数は、7月に終わるこの地域の雨季を考慮して測定されている）。 破壊の規模をよりよく理解するには、これはニューヨーク市の面積のほぼ 15 倍に相当します。

アマゾンの熱帯雨林の破壊は、その地域やそこに住むコミュニティだけでなく、全世界に影響を与えます。 炭素を貯蔵し、何十億トンもの水を大気中に放出することで、地球の気候を調整するのに役立ちます。 生物多様性を保護することは、新たな病気の発生や医薬品の供給源となる可能性を防ぐことにも役立ちます。

高い森林破壊率を元に戻そうとするために、 ブラジル政府は新たな計画を発表したばかりです その取り組みは、環境犯罪との戦いから、森林を維持しながら地域社会に収入をもたらすバイオエコノミー活動の促進にまで及びます。

世界資源研究所がまとめた2019年のデータによると、ラテンアメリカ最大の国であるブラジルは温室効果ガスの年間排出量で7番目に多く、世界全体の3％を占めている。 排出量上位は中国 (25.2%)、米国 (12%)、インド (7%) です。

周りにいる間 世界の電力の 71% は非再生可能エネルギーによるものです、その数字 ブラジルでは17％に低下。 同国の二酸化炭素排出量のほとんどは森林伐採や土地利用の変化によるもので、２０２１年の排出量の約４９％を占める。

この数字は毎年、 温室効果ガスの排出・吸収量推計制度、非政府の取り組み。 このシステムには、と呼ばれる姉妹プラットフォームがあります。 地図バイオマ (直訳すると「MapBiomes」)。国全体の森林伐採、火災、鉱山、地表水、インフラ、牧草地の質を追跡します。

科学者と研究機関のネットワークによって作成された MapBiomas は、2015 年にパリで開催された国連気候会議で初めて発表されました。

「私たちが行った公共政策や勧告が温室効果ガスの排出や除去に影響を与えているかどうかを確認するには、毎年マップを作成する必要がありました」と MapBiomas のテクニカル コーディネーター、マルコス ローザ氏は言います。

これは、膨大なデータセット (国全体の毎日の高解像度写真)、大量の処理能力、および機械学習 (アマゾンとブラジルの他の 5 つの生物群系の衛星画像の変化を特定して分類するため) を必要としたため、困難でした。 。

そこで登場したのが Google Earth Engine です。 「それは不可欠でした。 Google Earth Engine がそれを可能にしたのです [researchers in] 大規模な計算インフラストラクチャを購入することなく、各生物群系がリモートで作業できるようになります」とローザ氏は言います。

この種の監視は、2014 年に立ち上げられた世界資源研究所のグローバル森林監視 (GFW) によって世界規模で行われました。同プラットフォームのディレクター、ミカエラ ワイセ氏は、同研究所は 1990 年代から透明性のある森林情報の提供に携わってきましたが、次のように説明しています。それまでは、それを世界に広める技術を持っていませんでした。

「衛星画像への無料アクセスや世界中でのインターネット アクセスの改善など、多くの進歩によりそれが可能になりました。しかし、その重要な部分は、クラウド コンピューティングと、Google Earth Engine を使用して衛星画像を分析する能力です」と彼女は言います。

彼らのパートナーの中には、メリーランド大学とワーゲニンゲン大学の研究者もいます。彼らは、Google のシステムを使用してほぼリアルタイムの森林破壊アラートを作成し、森林の変化をできるだけ早く検出して対応を促しています。

それにもかかわらず、ワイス氏は入手可能なデータにはいくつかのギャップがあると考えています。 「熱帯地方は曇りがちなので、衛星画像を使って監視するのが特に困難です。 また、これらの場所では入手可能な歴史的および基礎的な情報も少ないです」と彼女は言い、この問題に対処するために官民両方の組織が努力していると付け加えた。

と話した科学者たちは、 ザ・ヴァージ それについて特に懸念を表明しなかったが、Google は巨大企業であり、当然のことながら独自の経済的利益を持っており、それが常に環境問題と一致するとは限らない。 Earth Engine の場合、たとえば、公開されているデータの信頼性や、プラットフォームの稼働を維持するという企業の利益に関して問題が発生する可能性があります。

Googleのレベッカ・ムーア氏は、提供している画像はすべてパブリックドメインにあると強調している。 「これは、たとえば米国、ブラジル、ヨーロッパ、日本の政府衛星からのデータです」と彼女は言います。 「そしてすべてのデータは科学的に査読されています。」

「独立した研究者が Earth Engine を使用して生成したデータに影響を与えるような利益相反は見当たりません」と Weisse 氏は言います。 「最大のリスクは、Google がこのサービスの提供を続けることが経済的利益にならないと判断した場合です。それは研究コミュニティにとって大きな損失となるでしょう。」

Google のサービスはこの種の最初のものでしたが、現在では Microsoft Planetary Computing や Amazon の Earth on AWS などの代替サービスがあります。 「いくつかの国も、独自の Google のようなプラットフォームを持つ取り組みを開始しています」と INPE の Gilberto Câmara 氏は言います。

同氏は、Google が情報へのアクセスを民主化したと主張するが、Earth Engine は 2010 年以来それほど進化していないと考えている。「ある程度の処理能力はあるが、最先端の機械学習手法にアクセスできる万能のシステムではない。」

MapBiomas の Marcos Rosa 氏は、デジタル ストレージ スペースに関して Google と提携しているにもかかわらず、同社が制作するコンテンツに介入しようとしたことは一度もないと述べています。

「私たちは、Google Earth Engine で生成したデータの代替手段を常に用意してきました。 したがって、Google がポリシーに変更を加えた場合、これまで一度も起こったことはありませんが、それを再現することができます。 [the model] Amazon などの別のプラットフォームで。」