要想有效管理整个城市的水资源,就必须正确理解其所处的环境,更重要的是要了解水资源过剩时的去向。有鉴于此,纽约市环境保护局 (DEP) 的环境规划和分析局 (BEPA) 向我们寻求专业知识,以开发全市范围内的不透水区地理信息系统 (GIS) 图层。

简单地说,这是一项有助于充分了解全市土地构成的研究,以确定哪些区域可以吸收和容纳多余的水,哪些区域是不透水的,水会直接流走并造成问题。

纽约市通常被称为 "水泥森林",因为这里有数千平方英里的不透水地面(屋顶、人行道、人行道等)。然而,纽约市已经做了大量工作来减少这些造成严重洪涝灾害的表面。2010 年纽约市绿色基础设施计划就是其中之一,该计划为更有效、更可持续地管理雨水指明了方向。

利用数据推动雨水管理

虽然防渗地图是在十多年前绘制的,但数据、地图分辨率和遥感技术都有了长足的进步。我们的工作是向他们提供详细的鉴证信息,以确保环保部能够在未来不断更新这一重要的水管理数据。这将使环保部能够验证他们的计划,并提供一个数据源,环保部可以利用该数据源来推动雨水政策,以改善城市水道的质量,同时减少洪水对周边地区的影响。

通过数字规划实现自动化和机器学习

这项任务分为四个阶段:研究、制图、审查收集到的信息,最后确保环境部能够在未来更新和维护该流程。 搜索和收集土地渗透性信息绝非易事,但通过在整个项目中使用自动化和数字化方法,我们可以缩短生产时间,完成奥雅纳有史以来规模最大的地理信息系统和遥感研究。

通过物理方法完成这样的工作需要很多年,因此需要使用机器学习的数字化方法。即使采用了最新的数字化方法,仍需要大量的数据收集和人工时间来开发自动化流程。

战略性地使用数据收集技术

我们利用航空图像、激光雷达数据、平面测量数据和地籍数据绘制了一张单一的土地覆被图。我们能够识别出 17 种不同的土地空间要素,从道路和建筑足迹到河流、湖泊、农业区和绿化区。此外,还必须对技术进行编程,以便从上方识别车辆并量化下方的固体土地,同时考虑到其他要素,如树冠和一天中某些时段的阴影。

项目团队对全市 1% 的土地覆被进行了分类,然后用于训练机器学习算法,以自动生成完整的纽约土地覆被分类图。 为确保准确性,我们将我们的技术成果与独立水文学家从 25 个随机选取的地块中划分的结果进行了比较,结果表明,该技术在所有区域的准确率都在 90% 以上,在许多区域的准确率甚至高达 99%。

这使得我们能够在全市范围内使用这种方法,整理超过 3TB 的多光谱图像、光探测和测距 (LiDAR) 以及其他 GIS 数据,对 345 平方英里和 857,589 块土地进行分析。

与环境保护部共享数据

我们能够向环境保护部提供准确的高分辨率 GIS 数据集,以及一份关于 10 年前位置的趋势分析比较报告。

此后,这些信息被发布在纽约的一个开放数据门户网站上,并向公众开放,从而使人们对整个城市土地的了解完全透明化。重要的是,它为当地环境机构了解城市土地覆盖类型提供了一个清晰的视角,为全市范围内的规划工作、项目、政策和计划提供信息和支持。