通向可持续树木管理之路

25-03-2020

「每棵树都是活着的生命!」土木及环境工程学系教授暨副系主任王幼行教授一边欣赏科大海旁附近山坡的一棵大树,一边有感而发。2018年9月, 台风「山竹」袭港,将这棵树几乎吹断一半。王教授最初心想大树受此重创,也许「难逃一刧」,但它却如奇迹般存活下来;树木应对恶劣天气的韧力和复原能力,的确叫他惊喜不已! 事实上,随着气候转变,极端天气越趋频密。为了监测这棵树的稳定性,王教授在树干底部装设了智能传感器,以便监察其倾斜角度。

这个安装在树上的传感器,是由以王教授为首的研究团队研发,而且源自七年前一项由学生主导、运用遥感技术探测斜坡稳定性的专题研习项目。

土木工程研究生陈斌祥是王教授团队的成员。他说:「身为工程师,我们要寻找一个可以准确评定树木健康状况的方法。透过研究一棵树的物理数据,可以准确评估树干倾斜是否不可逆转,并于必要时立即进行补救。」 

2017年,香港特区政府主动接触研究团队,探讨将遥感技术用于监测树木的可行性。当时,市场上的传统传感器无法符合树木传感器的两大基本要求:第一、数据传输不会受极端天气干扰;第二、省电耐用。

2018年2月,王教授的团队成功为研发这套用于监测树木稳定性的智能遥感技术取得一年半外界经费;与此同时,他们亦孜孜不倦,花了一年时间提升技术,最终取得突破:改良后的传感器使用长距离广域网络 (LoRaWAN),不但可实时传输数据,而且功耗低,非常省电。

有关数据会发送至处理中心进行大数据分析,以便让树木得到及时处理。年半间,团队已先后研发三代传感器,使数据传输距离增长四倍。

有效管理树木向来是政府其中一项要务。城中珍贵的古树与大自然密不可分,台风对其威胁尤大;树木一旦倒下,更会危害市民安全。

2018年8月底,天文台预测本地历来威力最强的台风「山竹」将直扑香港。研究团队因此加速优化其程序设计,在短短一星期内,成功将 32个第三代传感器安装在元朗大棠和市区的部分树木。 

「山竹」一役虽导致 46,000 棵树木倒塌 ,但亦为研究团队提供了珍贵的第一手科学数据,可用于分析为何有些树木会因此倒塌,而有些却可以屹立不倒。

王教授指出:「我们的最终目标,是运用人工智能准确诊断树木的健康状况。即使树木看似情况不妙,我们仍可使用传感器持续监察它的情况,给它复原的机会,而不是立即把它砍掉!」

传感器亦有助减轻本地数百树艺师的重担。研究团队将教导树艺师使用传感器,并根据这些使用者的意见进一步改良装置。

继取得校外资助,王教授又参加科大于2019年7月开展、为期两年的「可持续发展智慧校园」计划,以继续研发能从太阳能板采收能源,并使用人工智能分析数据的第四代传感器。

王教授说起这项目的缘起时,不忘归功由科大学生主理的「创客空间」。他和研究团队其后的努力,都是从这个基础起步。陈斌祥说,大学除了提供硬件支持,最重要是给予团队尝试和探索新事物的自由,以及鼓励他们活用创意和科技解决日常问题。

研究树木多年,王教授对这神奇物种的感情与日俱增,直言自己乃「爱树之人」,希望尽力加以保护。团队成员之一的黄义龙对王教授之言深有同感:「树木都是活的生命体,对人类贡献良多,但它们不能为自己发声。现在正是我们代劳的时候!」

智能感应器使用长距离广域网络 (LoRaWAN),不但可实时传输数据,而且功耗低,非常省电。
智能感应器使用长距离广域网络 (LoRaWAN),不但可实时传输数据,而且功耗低,非常省电。
王教授(左六)的团队继续研发能从太阳能板采收能源,并使用人工智能分析数据的第四代感应器。
王教授(左六)的团队继续研发能从太阳能板采收能源,并使用人工智能分析数据的第四代感应器。