Сан-Паулу и геоаналитика: новый взгляд на решение глобальных экологических проблем

С помощью больших данных и машинного обучения разработчики создали систему, которая прогнозирует загрязнения воздуха на 24-48 часов вперед. Технология открывает возможности не только для экологического мониторинга, но и для управления городской инфраструктурой. Наши коллеги из геоаналитического сервиса Geo.Platforma нашли интересный отчет о том, как анонимизированные данные помогают снизить вред от загрязненного воздуха для населения Сан-Паулу, и перевели его для вас.

Содержание:

Бразильская телекоммуникационная группа Telefónica Brazil, известная под брендом Vivo, предоставляет анонимизированные данные, алгоритмы и инструменты — муниципалитеты Сан-Паулу включают их в системы управления дорожным движением и окружающей средой и используют эти данные для управления городским транспортом.

Алгоритмы, разработанные командой подразделения больших данных Telefónica Brazil LUCA, основаны на машинном обучении. Они объединяют данные мобильной сети с информацией от датчиков погоды, трафика и загрязнения. Совмещение этих сведений позволяет мониторить и предсказывать уровень загрязнения на 24-48 часов вперед. Муниципалитеты получают возможность оперативно реагировать на угрозы от выбросов диоксида азота и принимать профилактические меры. Все это уменьшает расходы на содержание города.

Проект Сан-Паулу демонстрирует эффективность мобильных больших данных для анализа транспортного потока и связанного с ним загрязнения воздуха. Эти данные обеспечивают более точный и экономичный мониторинг, чем стационарные датчики.

Исследования указывают на прямую взаимосвязь экологического загрязнения с проблемами общественного здоровья. Всемирная организация здравоохранения отмечает, что низкое качество воздуха повышает риск хронических, сердечно-сосудистых и респираторных заболеваний, увеличивая смертность.

В Бразилии исследование выявило связь более 20 000 ежегодных смертей в 29 столичных регионах со слабым качеством воздуха. С учетом роста доступности экологических данных, международное сообщество направляет все больше усилий на использование этих данных, чтобы лучше управлять загрязнением воздуха и снижать его отрицательного воздействия на здоровье.

Точное выявление пиковых уровней загрязнения, угрожающих здоровью населения, и анализ их долгосрочного воздействия (например, при развитии астмы) имеет решающее значение. Теперь граждан Сан-Паулу будут всегда информировать о потенциальных рисках для здоровья. В процессе разработки системы управления дорожным движением. Они нужны, чтобы снизить автомобильный поток в районах с повышенным уровнем загрязнения.

В то же время, мониторинг качества воздуха до сих пор был ограничен из-за высоких затрат и необходимости ручного сбора данных — опросов водителей или использования ручных счетчиков. Во многих городах, включая Сан-Паулу, существует проблема с недостаточностью данных из-за дорогостоящих стационарных измерительных станций, что затрудняет идентификацию ключевых источников загрязнения. Карты загрязнения, созданные местными властями, часто не самые точные из-за ограниченного объема доступных измерений.

Мобильные данные помогают эффективно следить за качеством воздуха и предсказывать его изменения в городах, как это делает Telefónica Brazil в Сан-Паулу. В этом проекте данные мобильной связи, включая звонки и SMS, а также информацию о местоположении телефонов, объединяют с данными от датчиков качества воздуха и движения транспорта.

Данные мобильного позиционирования (любое использование мобильного телефона) используются в качестве косвенных данных о трафике, что позволяет измерять трафик по всему городу, а не в местах расположения ограниченной сети датчиков трафика. Данные с мобильных устройств, а также погодные и исторические данные о качестве воздуха объединяются в модель машинного обучения для получения прогнозов качества воздуха.

Чтобы компенсировать ограниченное количество датчиков по всему городу, Telefónica использует данные о об использовании мобильных телефонов. Они выступают в качестве косвенного источника наблюдений за объемом и потоками транспортных средств. С помощью своей платформы LUCA компания Telefónica создала набор алгоритмов, который помогает оценить активность использования мобильных телефонов и трафика, а также приборную панель, отображающую уровень загрязнения в городе. Алгоритмы используют машинное обучение и данные о погоде, трафике и загрязнении окружающей среды для экстраполяции карты на весь город. Мобильные данные Telefónica включают в себя как активные события, такие как голосовой вызов или SMS, так и пассивные, например, синхронизацию устройств с сотовыми вышками. Эти данные можно агрегировать и масштабировать в индекс, отражающий все население города. По данным Telefónica, такой индекс, как правило, имеет высокую корреляцию (до 94 %) с реальным наблюдаемым трафиком. Telefónica также тестирует решение на основе данных для прогнозирования загрязнения окружающей среды в Мадриде.

Главный урок: для успешности проектов, аналогичных реализованным в Сан-Паулу, крайне важно сотрудничество местных органов власти и операторов мобильной связи. Сочетая свои базы данных, они могут создавать и анализировать инновационные модели, что улучшит точность прогнозов. Для того, чтобы государственные организации могли полноценно использовать возможности мобильных больших данных, им необходимо пересмотреть свои бюджеты, включая расходы на управление этими услугами и инвестиции в развитие нужных компетенций. Такой подход сможет уменьшить расходы на здравоохранение, развитие инфраструктуры и улучшение городской мобильности в перспективе.

Telefónica планирует несколько важных шагов для развития своих проектов. Компания собирается улучшить надежность и актуальность своих инструментов, включая интеграцию дополнительных источников данных в операционные процессы местных властей. Это нужно для повышения качества прогностических моделей. Также в планах разработка дорожной карты для трансформации решений, применяемых в Сан-Паулу, в масштабируемые продукты, пригодные для внедрения в других регионах. Аналогичный подход в настоящее время разрабатывается для муниципалитета Мадрида.

Кроме того, Telefónica намерена помочь муниципалитетам в оптимизации мониторинга загрязнений и трафика, чтобы усовершенствовать алгоритмы и улучшить возможности прогнозирования. Дополнительно компания стремится монетизировать решение, предоставляя доступ к агрегированным мобильным данным через API. Это поможет как бизнесу, например, через целевые маркетинговые кампании, так и социальным инициативам, включая подготовку к стихийным бедствиям.