Vietnam poprvé využívá umělou inteligenci a dálkový průzkum Země k monitorování kvality mořské vody

Socioekonomický rozvoj v posledních letech představuje v oblasti zálivu Ha Long a Cua Luc (provincie Quang Ninh) mnoho environmentálních problémů, zejména pokles kvality mořské vody, který ohrožuje endemický mořský ekosystém.

Tradiční metody monitorování, jako je odběr vzorků a analýza na místě, mají mezitím mnoho omezení, pokud jde o náklady, čas a rozsah monitorování.

Tváří v tvář této realitě se vietnamští a polští vědci koordinovali, aby zahájili výzkum v oblasti využití dálkového průzkumu Země a umělé inteligence v monitorování kvality vody – moderního a ekonomického přístupu, který umožňuje nepřetržité monitorování na velké ploše.

Společná výzkumná mise s kódem QTPL01.03/23-24, kterou společně realizují Vietnamské vesmírné středisko (Vietnamská akademie věd a technologií) a Polský geofyzikální institut (Polská akademie věd), pomáhá poskytovat efektivnější monitorovací nástroje pro ochranu mořského prostředí v klíčových pobřežních oblastech.

Moderní přístup

Podle Dr. Vu Anh Tuana, zástupce generálního ředitele Vietnamského vesmírného střediska, který má misi na starosti, se jedná o první projekt ve Vietnamu, který současně využívá data ze satelitu Sentinel-2, pokročilé algoritmy strojového učení a platformu GEE (platforma cloudových výpočtů od Googlu) k modelování a monitorování parametrů kvality vody, jako je teplota povrchu, suspendované látky, chlorofyl-a a chemická spotřeba kyslíku.

Na základě výsledků modelu výzkumný tým vytvořil časoprostorové mapy rozložení kvality vody, které pomáhají monitorovat výkyvy a poskytovat včasné varování před riziky znečištění v zátoce Ha Long a Cua Luc.

Jedná se o dvě strategické vodní oblasti v provincii Quang Ninh, které jsou nejen bohaté na krajinu a ekologické hodnoty, ale hrají také důležitou roli v hospodářském a turistickém rozvoji provincie.

Tyto mapy lze využít při správě vodních zdrojů, na podporu ochrany životního prostředí a při řízení udržitelného rozvoje pobřežních oblastí.

Čištění životního prostředí v zátoce Ha Long. (Foto: Thanh Van/VNA)

Dr. Vu Anh Tuan uvedl, že novost výzkumu spočívá v syntéze a kreativním využití technologií dálkového průzkumu Země, umělé inteligence a cloudových výpočtů k řešení složitého problému monitorování kvality vody v zátoce Ha Long a zároveň v návrhu proveditelných řešení k překonání problému nedostatku dat a v poskytnutí hloubkové analýzy s vysokou praktickou hodnotou.

Studie vytvořila modely strojového učení a kalibrovala je tak, aby dosáhla přesnosti přes 73 %, a vygenerovala mapy rozložení těchto parametrů sezónně a podle ročního průměru.

Studie navíc otevírá nový přístup k aplikaci technologie dálkového průzkumu Země v kombinaci se strojovým učením k monitorování kvality vody, a tím efektivně podporuje hospodaření s vodními zdroji v klíčových pobřežních oblastech.

Směrem k širokému nasazení napříč moři

Dr. Vu Anh Tuan dodal, že studie využila data ze satelitu Sentinel-2 (senzor MSI) z období 2019–2023 v kombinaci se skutečnými naměřenými daty z Ministerstva přírodních zdrojů a životního prostředí provincie Quang Ninh a Národního úřadu pro oceán a atmosféru (USA) k předpovědi kvality vody ve studované oblasti.

Celkem bylo zpracováno a analyzováno 78 satelitních snímků na platformě Google Cloud computing. Následně byly k predikci ukazatelů kvality vody použity algoritmy strojového učení, jako je náhodný les, boostingová regrese a AdaBoostová regrese.

Podle Dr. Vu Anh Tuana studie také identifikovala důležitá spektrální pásma ze satelitních snímků Sentinel-2, což přispělo k optimalizaci modelů strojového učení a minimalizaci nákladů na sběr dat v budoucnu.

Výzkum bude aplikován napříč vietnamskými moři. (Foto: Viet Hoang/VNA)

Tyto mapy lze využít při správě vodních zdrojů, na podporu ochrany životního prostředí a při řízení udržitelného rozvoje pobřežních oblastí.

Pokud jde o budoucí směry výzkumu, Dr. Vu Anh Tuan uvedl, že výzkumný tým v nadcházejícím období navrhuje zvýšit frekvenci pozorování a vzorkování a dále integrovat umělou inteligenci s daty ze satelitních snímků za účelem zlepšení přesnosti výpočetních parametrů.

Zejména rozšíření integrace různých typů satelitních dat (tým v současné době testuje na 3 typech satelitů) pomůže zvýšit frekvenci pozorování a neomezí se pouze na 4 parametry kvality vody, ale lze je rozšířit na 5, 6 nebo více.

Jedním z dalších důležitých směrů je, že skupina bude tento výzkum široce nasazovat v celém vietnamském moři.

Přestože každá mořská oblast má své vlastní charakteristiky, se stejnou výzkumnou platformou a rámcem lze výpočetní metody upravit tak, aby přinesly přesné a vhodné výsledky.

Konečným cílem týmu je vytvořit komplexní systém, který bude průběžně monitorovat a kontrolovat parametry kvality mořské vody.

Systém poskytne plánovačům důležité informace a včas varuje před znečištěním vody, zejména před dopady na akvakulturu a další odvětví mořského hospodářství.

Docent - Dr. Pham Quang Vinh, člen akceptační rady Vietnamské akademie věd a technologií, při hodnocení výsledků tohoto výzkumu uvedl, že výzkumný tým propagací aplikace umělé inteligence ve výzkumu vodního prostředí využil nové algoritmy ke zpracování dat dálkového průzkumu Země ve výzkumu pobřežního vodního prostředí.

Toto je typický příklad efektivní vědecké spolupráce se společnou publikací obou stran v SCIE Q1 - vysoce kvalitním mezinárodním časopise; tím se přispívá k podpoře vědeckovýzkumné spolupráce mezi Vietnamem a Polskem a otevírají se nové směry rozvoje pro obě země.

(TTXVN/Vietnam+)

Zdroj: https://www.vietnamplus.vn/viet-nam-lan-dau-tien-ung-dung-ai-va-vien-tham-giam-sat-chat-luong-nuoc-bien-post1044935.vnp