环境项目

万众一心,造福地球:利用地理空间工具印度带来积极变化

2020 年 2 月
万众一心,造福地球:利用地理空间工具为印度带来积极的变化

在印度泰米尔纳德邦境内的南部边陲,一种小型灌木在树林中繁茂地生长着。马缨丹,一种马鞭草科植物,它在印度的大部分地区都很常见,但却并不受欢迎。

“马缨丹是一种入侵物种,它极大地影响了在这里生活了几个世纪的部落社区,”阿育王生态与环境研究信托基金会 (ATREE) 环境保护科学与可持续发展研究院的研究员兼协调员 Milind Bunyan 博士说道,“这里的很多人都以采收和出售林产品作为副业。”

ATREE 是一家领先的研究机构,主要从事环境保护和可持续发展研究,他们对影响印度生态系统和社区的独特问题颇为关注。ATREE 目前正在借助 Google 地球和 Google Earth Engine 等免费地理空间工具开展相关研究,他们希望探究问题所在,并让更多的人了解。

“毫无疑问,能有免费工具可以使用就等于获得了一种宝贵的资产,因为对于发展中国家而言,专有软件通常价格不菲,”Bunyan 说道,“所以这些工具对于我们的研究工作来讲非常重要。”

向好而生:Earth Outreach 的由来

借助 Google 的地理空间工具,研究人员可以更好地探究周围的世界。
借助 Google 的地理空间工具,研究人员可以更好地探究周围的世界。

早在 ATREE 研究人员开始使用 Google 工具开展研究工作之前,在地球的另一端,便已有人在为保护环境而做着不同的努力。

2005 年 8 月,Google 软件工程师 Rebecca Moore 接到一份通知,说是计划在她家附近的红杉树林采伐树木。通知中附有一张很小且模糊不清的黑白地图,标出了拟定的采伐地点,但是 Moore 发现很难辨认清楚。

于是她决定自己动手解决问题。利用 Google 地球上两个月前发布的卫星图像,她绘制了一张详细版地图。结果她发现,不仅实际采伐区域要比原始地图上标出的区域大很多,而且该采伐计划本身是非法行为。

依靠利用 Google 地球得出的分析信息,Moore 和邻居们阻止了该采伐计划,并且使那片土地得以作为开放空间获得永久保护。Google Earth Outreach 团队也由此诞生。该团队的使命是,让所有人都能获取和使用地理空间工具和数据,从而为世界带来积极的影响。在这一使命的指引下,他们投入了大量的精力来为世界各地的非营利组织提供培训,让这些组织能够有效地利用地图绘制工具。Geo for Good 峰会 便是一个例子,这个连续举办多日的用户会议也是 Earth Outreach 最大的活动之一。

2018 年,ATREE 新设立的社会和环境创新中心的高级研究员兼主任 Veena Srinivasan 博士出席了峰会,亲身学习了这些工具的强大功能。尽管 Srinivasan 的一些同事在之前几年也参加过 Geo for Good 峰会,但是在 Srinivasan 参加该会议之后,ATREE 才开始大范围使用 Google 的地理空间工具。

“ATREE 一直以来都走在遥感技术的前沿,但这套 Google 产品彻底改变了我们收集和使用数据的方式,”她说道,“通过参加 Geo for Good 峰会,我们可以不断学习和改进利用这些工具的方式。”

利用公民科学绘制入侵物种分布地图

马缨丹原产于中美洲,在与印度许多本土物种的生存竞争中后来者居上。
马缨丹原产于中美洲,在与印度许多本土物种的生存竞争中后来者居上。

印度幅员辽阔、人口稠密,在这样的一个国家,人与自然必然紧密相连。正因如此,Bunyan 才热衷于绘制马缨丹等入侵物种的分布地图。

“马缨丹容易成片成片地生长,非常繁茂,能将树下的其他灌木丛取而代之,”Bunyan 说道,“在有些地方,它们甚至能爬上树冠。”在尼尔吉利斯县,农民会采收林产品并拿到当地市场上售卖,对于这些农民而言,马缨丹难以控制的长势可能会阻断他们的这个财路。

Bunyan 和其他 ATREE 同事(包括 Ankila Hiremath 博士)认为,将马缨丹的分布位置绘制到地图上并进行记录,可为控制马缨丹的进一步蔓延提供相关信息 - 他们利用 Google 地球来开展这项工作。

通过与 Keystone FoundationWWF-India 通力合作,ATREE 首先召集了一组社区志愿者,并将测绘区域划分成若干个 6 × 6 英里的网格。在每个网格中,志愿者都会选择三条不同的路径,然后使用 Google 地球规划路线,并以数字化方式予以呈现。之后将路线发送到 GPS 设备,志愿者在野外就可以循着这些路线行进。

这种举社区之力参与的行动,其成效之高,仅凭 ATREE 团队自己的努力,是完全不可能实现的。Open Data Kit (ODK) 是一款可以与 Google 的地图绘制工具无缝对接的数据收集应用,借助这款应用,任何人都可以绘制入侵物种分布地图并将相关信息分享给 ATREE。

“现在几乎人人都有智能手机。我们可以借助这个条件充分利用公民科学的力量。”Bunyan 说道。如果有人看到了马缨丹,只需用手机拍张照片,标记一下位置,然后分享就可以了。他们点击“发送”后,数据会上传到 ATREE 的服务器,供研究人员验证和分析。

“人们用上这些工具后,就会乐此不疲地做这件事。”他补充道。

为未来水资源的可持续发展提供保障

Noyyal-Bhavani 流域是支撑泰米尔纳德邦农业和工业经济发展的中流砥柱,其产出占该邦生产总值的 16%。

Noyyal-Bhavani 流域是支撑泰米尔纳德邦农业和工业经济发展的中流砥柱,其产出占该邦生产总值的 16%。1

绘制入侵物种分布地图并不是 ATREE 使用这些工具所做的唯一工作。位于尼尔吉利斯县以东 83 英里的 Noyyal-Bhavani 流域在水资源和土地资源利用方面所面临的冲突就颇具争议。

Noyyal-Bhavani 是面积近 31000 平方英里的高韦里流域的子流域,ATREE 在这里开展了水资源管理目标试点研究。在 Srinivasan 的密切监督下,ATREE 的团队正牵头展开水文建模工作,旨在了解土地资源利用和水资源需求情况随着时间的推移发生了哪些变化,以及可以采取哪些措施来确保未来水资源的可持续发展。

在印度,电是免费的,供水也不是按计量收费,因此很难确定谁在抽取地下水,用了多少水以及用途是什么。为了解情况,ATREE 的研究人员利用 Google Earth Engine 对不同季节的地球图像进行分析。

在 ATREE 开始采用 Earth Engine 基于云端的技术之前,卫星图像处理工作要繁重得多。研究人员必须下载图像,在计算机上对其进行处理,然后移除云层 - 一次只能处理一张图像。尽管 Noyyal-Bhavani 流域的面积不大,用这种方法绘制该区域的地图还算可行,但是高韦里流域的面积要大得多,使用这种方法基本上是不现实的。

“Earth Engine 为我们解决了最大的难题,”Srinivasan 强调道,“对我而言,它改变了我了解世界的方式。我觉得它真正强大之处在于能让我们将收集的数据与自身的领域知识相结合。”

Srinivasan 指出,虽然研究结果尚未公布,而且也需要很长时间才能衡量影响,但她希望团队的工作能够揭示地下水抽取问题。由于地下水与河流相连,过度抽取可能会导致河流干涸,从而进一步加剧邦际水资源冲突。

Srinivasan 认为,Earth Engine 对于解决这类冲突可以发挥颠覆性的作用。“Earth Engine 的功能非常强大,”Srinivasan 说道,“如果使用得当,这款工具的贡献不可估量。”

让更多人可以使用地图绘制工具

作为跨学科研究的领导者,Srinivasan、Bunyan 及他们的同事深信,不仅要让公众更容易获取信息,而且还应让其他科学家也能更轻松地获取相关信息。ATREE 的团队经常为其他组织和研究人员提供培训,指导他们如何结合使用 Google 的地理空间工具和 ODK 来收集数据并根据数据绘图。“我们希望让更多的人能够访问这个平台并教他们如何使用,”Bunyan 说道,“这样一来,使用者就可以发挥出他们巨大的潜力。”

Srinivasan 还说:“他们之中的很多人都没有所需的设备,例如 GPS、性能强大的计算机以及数据收集工具。我相信,这些培训在帮助人们提升自身能力方面具有巨大的潜力。”

1Angela Ortigara、Richu Baby 和 Sanket Bhale,《世界自然基金会水资源管理项目摘要:聚焦 Noyyal-Bhavani》(Summary of WWF Water Stewardship Projects: Focus on Noyyal-Bhavani),世界自然基金会印度分会,2019 年,http://d2ouvy59p0dg6k.cloudfront.net/downloads/wwf_india_stewardship_web.pdf