סקר עצים בלחיצת כפתור - במהירות, ביעילות ובדיוק רב
צוות מחקר בתחום היערנות הדיגיטלית מאוניברסיטת פרדו שבמדינת אינדיאנה, ארצות הברית (Purdue University) פיתח כלי חדשני המאפשר למפות ולנתח עצים עירוניים בשטחים ציבוריים ופרטיים במהירות ובהיקף חסרי תקדים. השיטה משלבת בינה מלאכותית, עיבוד תמונה ונתוני לוויין, ומצליחה לזהות את מיקומם של עצים בודדים במרחב הציבורי – העירוני. במהלך הפיתוח ובשלבי ההרצה עד כה זיהתה המערכת כ־280 מיליון עצים עירוניים!
מיפוי שלקח בעבר אלפי שעות מתבצע כעת בתוך שעה
אדנאן פירוז, דוקטורנט למדעי המחשב באוניברסיטת פרדו ואחד ממחברי המחקר, מסביר כי אחד ההיבטים המרשימים ביותר של הפיתוח הוא המהירות שבה ניתן להפיק מידע באמצעות לוויינים.
כדי להמחיש זאת, הוא משווה את השיטה החדשה למיזם MillionTreesNYC בניו יורק (עליו פרסמנו לפני מספר ימים – לכתבה לחצו כאן). במסגרת המיזם בניו-יורק נעזרו הרשויות ביותר מ-2,000 מתנדבים, שהקדישו יחד למעלה מ-30 אלף שעות לספירת עצי הרחוב בעיר. באמצעות המערכת שפיתח צוות המחקר, ניתן לבצע את אותה משימה בתוך פחות משעה בלבד.
תוצאות המחקר עתידות להתפרסם בכתב העת המדעי Communications of the ACM.
הפוטנציאל של הטכנולוגיה חורג מספירת עצים בלבד. לדברי פירוז, היא עשויה לסייע גם בהערכת נזקים בעקבות שריפות ואסונות טבע. בעוד שלעתים נדרשים שבועות ואף חודשים כדי למפות את אובדן הצמחייה והמבנים לאחר שריפה, המערכת החדשה יכולה לכמת את הנזק כבר למחרת האירוע.
פתרון שמתאים גם לערים קטנות
ערים גדולות כמו ניו יורק, שיקגו ולוס אנג'לס השקיעו מיליוני דולרים בביצוע סקרי עצים בתחומן. עלותו של סקר מסורתי עשויה לנוע (בארה"ב) בין ארבעה לשבעה דולרים לכל עץ – סכום המקשה במיוחד על רשויות מקומיות קטנות, שלרוב אינן מסוגלות להפנות את התקציבים הדרושים לכך.
גם כאשר מבוצע סקר מסורתי, המידע המתקבל אינו תמיד מספק תמונה מלאה. למשל, קשה לקבל באמצעותו נתונים מדויקים על המרחקים בין העצים, המרחק בין עצים למבנים ולרבו, הסקר אינו כולל את העצים הנמצאים בחצרות פרטיות.
פרופ' דניאל אליאגה, מהמחלקה למדעי המחשב באוניברסיטת פרדו ומוביל המיזם, אומר כי השיטה החדשה יכולה לאפשר גם לרשויות בעלות משאבים מוגבלים לערוך סקרי עצים במהירות, בקלות וביסודיות.
בניגוד ליערות טבעיים, שבהם פיזור העצים אקראי יותר, מיקומם של עצים בסביבה העירונית נוטה להתבסס על כללים ודפוסים מסוימים. כדי ללמד את המערכת לזהות דפוסים אלה, אימנו החוקרים מודל בסיס במרכז רוזן למחשוב מתקדם של אוניברסיטת פרדו. תהליך האימון נמשך שלושה שבועות והשתמש ב־100 מעבדים גרפיים!
המחקר הוא חלק מיוזמתPurdue Computes , שבמסגרתה מקדמת האוניברסיטה מחקר וחדשנות במחשוב, בבינה מלאכותית פיזית, במוליכים למחצה ובטכנולוגיות קוונטיות. החיבור בין תשתיות מחשוב מתקדמות לבין תחומים כמו יערנות, חקלאות וקיימות עירונית נועד לתרגם יכולות מחקריות לפתרונות בעלי השפעה ממשית.
עדכון הנתונים של 330 ערים בתוך יום
המערכת תוכננה כך שניתן יהיה להפעיל אותה שוב ושוב ולעדכן את מאגר הנתונים באופן שוטף. לדברי אליאגה, חישוב מחדש ועדכון הנתונים עבור כל 330 הערים נמשכים כיום בערך יום אחד.
המערכת מסתמכת על נתונים מקבוצת לווייני PlanetScope, הכוללת כ-130 לוויינים ומחזיקה בתיעוד היסטורי המשתרע על פני 15 שנים. מאגר זה מאפשר לערוך השוואות של מצב השטח לפני ואחרי שריפות, אסונות טבע ואירועים אחרים, ולבחון בצורה כמותית את השפעתם על הצמחייה העירונית.
שאיפת החוקרים אינה להפיק מאגר נתונים בלבד, אלא גם ליצור מתודולוגיה שתאפשר לענות על שאלות ולבחון תרחישי מקרים ותגובות – "מה יקרה אם". שיטת המחשוב החזותי הגנרטיבית יכולה לספק מידע עירוני עשיר בפלטפורמה אוטומטית ונוחה לשימוש.
דיוק ממוצע של 92.5%
כדי לבדוק את אמינות הממצאים, השוו החוקרים את תוצאות המערכת למאגר Auto Arborist של גוגל, המשלב תמונות רחוב, צילומי אוויר ותמונות לוויין של עצים ב-26 ערים ברחבי ארה"ב. לכ-100 מתוך 330 הערים שנבדקו כבר היה קיים מידע מלא או חלקי על העצים, וכך ניתן היה להשוותו לתוצאות הניתוח שבוצע במערכת. רמת הדיוק הממוצעת בספירת העצים עמדה על 92.5%, ואילו מיקום העצים זוהה בדיוק של עד כ-1.5 מטרים.
מחקרים קודמים שנערכו בהיקפים דומים הסתפקו בדרך כלל בזיהוי שטחים ירוקים. השיטה החדשה מפיקה מידע מפורט ומדויק הרבה יותר ומזהה עצים בודדים ומיקומים נקודתיים.
מתכנון הצללה ועד להתמודדות עם שריפות
פרופ' סונגלין פיי, מנהל המכון ליערנות דיגיטלית באוניברסיטת פרדו, מסביר כי מידע בסיסי ומפורט על העצים מאפשר לתכנן טוב יותר את הסביבה העירונית ואף לבצע הדמיות של תרחישים עתידיים.
תשתיות עירוניות משפיעות על תנאי האקלים המקומיים ויוצרות את תופעת אי החום העירוני (על איי חום עירוניים כתבנו לפני מספר שבועות. לקריאת המאמר – לחצו כאן). באמצעות מיפוי מדויק ניתן לבחון היכן כדאי לשתול עצים כדי להפחית את עומס החום ולשפר את ההצללה.
לפיזור הצמחייה עשויה להיות חשיבות גם בהתמודדות עם שריפות. מצד אחד, צמחייה מתוכננת יכולה לתרום לחוסן העירוני; מצד אחר, עצים הנטועים קרוב מדי לבתים עלולים להפוך לחומר בעירה ולהגביר את הסיכון בעת שריפה.
צפיפות העצים יכולה גם להצביע על קשרים חברתיים-כלכליים. כאשר משלבים את נתוני הצמחייה עם נתוני מפקד אוכלוסין, ניתן לזהות פערים בין שכונות. המחקר של פרדו חיזק ממצאים קודמים שלפיהם שכונות בעלות הכנסה גבוהה נהנות בדרך כלל מצפיפות עצים גבוהה יותר משכונות מוחלשות.
לנוכח תחזית האו"ם, שלפיה כ-70% מאוכלוסיית העולם יחיו בערים בשנת 2050, לעומת כ-55% בשנת 2022, חשיבותו של הנוף העירוני צפויה רק לגדול!
צוות המחקר מפתח כעת פורטל אינטרנטי בקנה מידה ארצי (ארה"ב), שיאפשר להעריך ולנתח את המלאי העירוני ה"ירוק" – עצים וצמחייה, לצד המלאי ה"אפור", הכולל מבנים ותשתיות.
מקור: Phys.org – Digital forestry team combines AI with satellite data to monitor urban trees, על בסיס מידע שפרסמה אוניברסיטת פרדו.








