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繪製空氣品質地圖:街景車新增空氣汙染感應器

Project Airview 使用的硬體

美國地區有長達 130 萬英里的天然氣輸送管線,幾乎可說是有人住的地方就有這些管線。當管線發生外洩情況時,釋出的甲烷 (天然氣中的主要成分) 屬於強力的溫室氣體,造成的短期暖化效應是二氧化碳的 84 倍。1 如果以現有技術來識別及測量這類外洩情況,需耗費許多時間。法律要求公用事業必須快速修復任何可能造成安全威脅的外洩情況,但其他機構組織卻可以任由天然氣外洩長達數月、甚至數年之久,這種情形屢見不鮮。

為了協助燃氣公用事業、監管機構和其他人瞭解這項挑戰的規模,以及找出最具成本效益的解決方案,環境保衛基金會 (EDF) 與科羅拉多州立大學的科學家 Joe von Fischer 攜手合作,共同開發可利用移動式車輛偵測及測量甲烷濃度的技術。由於初步測試的成效良好,EDF 決定擴大實施到更多地點。

EDF 就在這時與 Google 聯繫。這個專案需要擴大規模,而 Google 擁有此專案所需的基礎架構:運算能力、安全的資料儲存空間,最重要的是,我們有一批街景車。這些車配備高精確度 GPS 功能,已到過無數地方為 Google 地圖拍攝 360 度相片,或許它們也可以測量當地的甲烷氣體。Google 地球推廣計劃的 Karin Tuxen-Bettman 表示:「理論上來說,我們的街景車隊具有轉變成環境感測平台的潛力。」

「EDF 甲烷地圖」介面顯示波士頓的甲烷外洩情況
「EDF 甲烷地圖」介面顯示波士頓的甲烷外洩情況

為了取得有效的空氣品質資料,街景車會在指定區域來回至少 2 趟。位於前保險桿上的進氣管會採集空氣樣本,接著透過車尾行李箱中的甲烷分析儀2 加以處理。最後,資料會傳送到 Google Cloud 進行分析,並整合到地圖中,標示出甲烷的外洩規模和位置資訊。自 2012 年開始這項試驗以來,EDF 已建立了 11 座城市的甲烷地圖,找到 5,500 個以上的外洩地點。測量結果的範圍從每行駛一英里就找到一處外洩 (抱歉,波士頓人) 到每 200 英里才找到一處外洩 (恭喜,印第安納波利斯,這個城市以塑膠取代所有具腐蝕性的鋼質和鐵質管線)。

每個人都能透過智慧型手機取得天氣資訊,但假如只需向下捲動頁面,就能查看目前所在街道上的空氣品質,這樣不是更棒嗎?

Karin Tuxen-Bettman

甲烷地圖可協助公用事業更有效率地分配資源,妥善運用在維修和長期改善方面。PSE&G 是紐澤西最大的公用事業之一,要求 EDF 和 Google 針對一項金額高達 9.05 億美元的管線替換專案提供協助。結合外洩規模資料和本身的外洩優先處理方式,並快速採用低廉的天然氣價格,讓 PSE&G 可以汰換長達 510 英里的老舊管線,同時每年的每月帳單費用只增加百分之 1.5 (和過去 4 年相比)。3

在街景服務車庫中進行測試、維護及運作
在街景服務車庫中進行測試、維護及運作

這項良好的試驗結果激勵團隊採取下一個步驟,著手使用街景車測量整體空氣品質。多年來,Google 一直與專門建立環境感測網路的 Aclima 合作,評估不同公司辦公室的室內空氣品質。在 2014 年,我們將夥伴關係擴展到外在世界,在數輛街景車上安裝「智慧環境」(Environmental Intelligence,EI) 行動平台,包括科學家等級的分析工具和一系列小型的低成本感應器,可評估顆粒物質、NO2、CO2、黑炭等汙染物。這個新專案在美國的丹佛市進行測試,我們已在 2016 年年底繪製出加州 3 個區域的城市空氣品質地圖。如今,這套系統提供的可靠資料與美國環境保護署的定點測量網路相輔相成。

Google 街景車配備空氣汙染測量設備
Google 街景車配備空氣汙染測量設備

這項專案一開始只有幾輛車參與其中,但 Aclima 的行動平台已產生世界上最大的空氣品質資料集之一,這個平台也可以擴大部署到公車和郵務車上,協助製作街道層級的汙染地圖。這類超地方 (hyper-local) 資料可協助民眾根據相關資訊做出適當決定,例如是否適合讓孩童到戶外玩耍,以及該提倡哪些變革以讓現居社區更健康。

Tuxen-Bettman 說:「每個人都能透過智慧型手機取得天氣資訊,但假如向下捲動頁面,就能查看目前所在街道上的空氣品質,這樣不是更棒嗎?」這些「假如」透過夥伴關係和專案得以落實,持續提供人們觀看這個世界的嶄新視角,致力於使人人受惠。

1https://www.edf.org/media/edf-partners-google-earth-outreach-map-natural-gas-leaks-under-us-city-streets

2Picarro 和 Los Gatos Research 的甲烷偵測硬體

3https://www.pseg.com/info/media/newsreleases/2015/2015-11-16.jsp#.WDMUlJgrJAY