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科学松鼠会

让我们剥开科学的坚果

 
 
 

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什么是科学松鼠会? 我们认为,对于部分人来说,科学就像一枚枚难以开启的坚果,虽味美却不易入口。 我们希望自己能够像松鼠一样,打开科学的坚硬外壳,将有营养的果仁剥出来,让人们能够领略到科学的美妙。 我们试图让科学传播并且流行起来。

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[台湾防灾专题](二)防灾云端超级运算力   

2013-07-14 19:22:18|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文作者:PanSci

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【使用者更容易融入3D地图的空间感,3D的灾害模拟是灾防科技发展的方向之一。图片来源:Flickr作者Kevin-Baird防灾云端】

作者:李柏昱 ,國立臺灣大學地理環境資源學系

2012年台湾政府推动防灾云端,但是你知道之前有哪些发展的演进历史吗?「防灾的资料仓储其实已经发展十几年了,只是这个名词最近才被提出来。」中兴工程顾问社的陈俊恺博士说,中兴工程顾问社承接过许多政府委托的计画,在防灾技术研发、相关产业推广应用不遗余力,在这篇专题中陈俊恺博士引导我们认识防灾云端的发展和突破。

防灾云十年来突破限制

防灾的云端技术其实已经发展十几年了,早期内政部国土资讯中心就开始建置来进行地理「资料仓储」,也就是将国土相关的地理资料搜集起来,所以才说云端是从以前就有了,但是早期的限制很多,最大的问题就是安全性、时效性和容量的问题。

机构对于资料安全性考量有3个层次,首先基于资料建置成本和所有权的考量,资料产制单位掌握资料就像是多了个筹码在手里,各级单位会设定收费标准来作为申请资料的门槛,或者作为资料产制单位的绩效考评依据。第二,早期公务员普遍认为资料是有专业性、机密性的,如果公开资料造成一般民众的误用,除了造成社会的恐慌之外,将资料公开的单位也难免于究责。第三,有些特殊的资料会牵涉到个人隐私和国家安全的问题,像是在解析度较高的数值地形图就会受到国防部的管控。

加上早期网路频宽不大,提供端的运算技术、软体技术也无法有效提供完善服务,时常造成使用者不便。而且同一笔资料会有不同的制作版次与年份,不同单位在不同时间下载,彼此流通时不知道哪一个才是最新版,使用资料的不确定性随时空累积而加剧。

防灾资料庞大的容量也是个麻烦问题,以航照图为例,飞机在拍摄航空照片的时候,由于飞机不像卫星拍摄时的高度那么高,可以拍到解析度比较清晰的影像,也因此每一张航照图所能涵盖的范围有限。在台湾地区,飞机总共需要在五千多个空中不同的位置,拍摄约5,500张比例尺为五分之一的航照图,才能使航照图拼满整个台湾地区。而这些珍贵的影像资料可以用来判识台湾的土石流、崩塌地、堰塞湖、活动断层、保全对象与聚落等资讯,但是单单下载这些航照图就占用超过2.5TB(2,500GB)的硬碟容量,「各个单位中的不同处室可能都需要这些资料,但是同一批资料会重复建置,占用大量硬体空间。」陈博士说。

对政府而言,这些问题随着各方面的技术问题不断克服与改善,加上防灾云端的迫切需求,因而造就了2012年推动防灾云端的时机。

防灾云端的3 大精神

「你不需要知道服务提供者在哪,你不需要知道中间运作的方式,你可以藉由网路在任何地方使用到,是云端的3大精神。」陈博士强调。

过去,若要申请1笔资料需要去找资料来源的单位,须要亲自到这些机构申请资料,但是现在有防灾云端平台作为统一查询的管道,像内政部架设的国土资讯图资服务平台
(TaiwanGeospatialOne- Stop, TGOS )是台湾防灾领域最大的云端平台,政府将全国的地理空间资料的查询及网路服务媒介统合在TGOS,作为民众、业界及研究单位接触地理空间资料的入口;另外,如果业者要查询都市计画书图和法定的土地使用分区等资料,一般在县市政府管辖的都市发展局或城乡发展局的网页上,也都可以连结到这些资料的云端平台。

云端的第二个精神是:不需要了解运算技术的复杂过程,也不必自备超级电脑来进行复杂的演算,只要连上网路,就可以接触到远端超级电脑提供的服务;第三,云端服务随处可得,不管是电脑、平板、手机,只要有网路就可以使用,所以以前在办公室才能查的资料,现在进行防灾的野外工作,或是在灾害现场,就可以直接用手机查询图资。

资料安全性的问题也随着流通办法、收费标准的标准化,有更明确的游戏规则;容量问题也因为云端可以随取随用而解决,如果我们使用TGOS平台查询资料,我们就可以透过WMS  ( Web Mapping Service)这种网路服务,将传统的地理空间资料(GIS data)转换成能够即时分享的网址连结,复制这个WMS的网址连结,就可以在Google Earth或其他地理资讯系统(GIS)的软体看到这笔地理空间资料,「不用储存、不用管理、更不用考虑资料版本问题,避免重复建置资料,而且在几秒以内就可以完成。」陈研究员说。

防灾云端的重要性:把握救灾黄金时间

灾害发生时,最重要的两个工作是灾情汇整和资源调度,像是哪边的路断了、附近避难所可收容的人数,都是迫切需要更新的资讯。负责防灾业务的幕僚单位「国家灾害防救科技中心」会搜集这些资料,协调国内的防灾资源,并提供灾害应变中心及政府决策者灾情研判的辅助资讯。

大型灾害发生后的72小时是「黄金救援时间」。过往国内灾害相关单位在灾害发生时,会先来从林务局农林航空测量所取得紧急拍摄的灾区空照图;接着进行影像处理、转换格式和灾情研判,这已耗费1至2天左右的时间,黄金救援时间也所剩无几。不过,现在透过防灾云端,运算功能和资料传输时间都大幅改善,甚至可以线上看到3D模拟灾况,让操作者更容易理解灾情,把握黄金救援的72小时。

防灾云端新趋势:预警动态化、模式网路化、资讯行动化

根据过去经验与监测数据来制作淹水的灾害潜势,能归纳出不同累积日雨量对应到的淹水高度多深。这种灾害潜势图是平常就能够准备好的资料,而现在由于有云端,更进一步可做出即时的、动态的潜势模拟。

「中兴社协助经济部地调所正在制作豪雨诱发崩塌的动态山崩潜势资料,达到预警效果。」陈博士说,气象局现在的雨量监测除了雨量测站之外还有雷达回波资料,雷达回波能够预测短期的雨量,搭配坡地单元的地质资料,可以预测每一个斜坡单元在几个小时内的崩塌风险高低,提前通知高潜势地区的村里长,有更多的时间可以去通知居民疏散避难。

「我们近期要将更多灾害类型,甚至是复合型灾害的模式网路化,决策者可以直接在网路上使用模式来分析灾情。」他表示,从山崩、地震、淹水、土石流,到土壤液化、复合型灾害的模拟,每个不同领域都有自己的模式,透过开放式的元件,这些模式可以在网路上提供给网路使用者,有需求的单位不需要重新开发软体。

「未来我们也希望能行动化,也就是大家用手机的App就能够使用防灾服务。」中兴社已经协助台北市工务局的大地工程处制作了一些App,民众可以在该处的网站上下载手机的应用程式,不过陈博士也提到蚊子App的问题,App大量的开发不一定对应到真实世界的需求。

政府投入大量的资源在防灾云端上,防救灾的工作大都是由政府主导,但是防灾涉及的产业领域相当广泛,民间也有充分的能量参与防灾,譬如保险业为例,如果要启动「灾害保险」 ,业者便需要各种灾害的风险分布资料才能评估。今年「台湾防灾产业协会」正式成立,可见未来将有更明确的「防灾产业链」,提供各式防灾的技术与商品服务,而防灾领域产业化的趋势,就从能够处理大量资料的防灾云开始。

延伸学习:中兴社防灾科技研究中心:防灾云端技术应用

关于本文

本文原发表于行政院国家科学委员会-科技大观园「科技新知」。欢迎大家到科技大观园的网站看更多精彩又扎实的科学资讯,也有脸书喔!
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