Első alkalom Vietnámban: MI-modell távérzékeléssel kombinálva a tengervíz minőségének monitorozására

Képaláírás — A kutatócsoport tengervízmintákat vett a Ha Long-öbölben és Cua Lucban. Fotó: Dieu Thuy/VNA

Az elmúlt évek társadalmi -gazdasági fejlődése számos környezeti kihívást jelentett a Ha Long-öböl és a Cua Luc térségében (Quang Ninh tartomány), különösen a tengervíz minőségének romlása, amely veszélyezteti az endemikus tengeri ökoszisztémát. Eközben a hagyományos monitorozási módszerek, mint például a helyszíni mintavétel és elemzés, számos korlátot tártak fel a költségek, az idő és a monitorozási tartomány tekintetében. Ezzel a valósággal szembesülve vietnami és lengyel tudósok együttműködve kutatást végeztek a távérzékelés és a mesterséges intelligencia vízminőség-monitorozásban való alkalmazásáról - egy modern, költséghatékony megközelítésről, amely lehetővé teszi a folyamatos monitorozást egy nagy területen. A QTPL01.03/23-24 kódszámú, közös kutatási misszió, amelyet a Vietnami Űrközpont (Vietnami Tudományos és Technológiai Akadémia) és a Lengyel Geofizikai Intézet (Lengyel Tudományos Akadémia) közösen valósított meg, hatékonyabb monitoring eszközöket biztosít a tengeri környezet védelméhez a kulcsfontosságú part menti területeken.

Modern megközelítés

Dr. Vu Anh Tuan, a Vietnami Űrközpont misszióért felelős vezérigazgató-helyettese szerint ez az első olyan projekt Vietnámban, amely egyszerre használja a Sentinel-2 műhold adatait, a fejlett gépi tanulási algoritmusokat és a GEE platformot (a Google felhőalapú számítástechnikai platformja) a vízminőségi paraméterek, például a felszíni hőmérséklet, a lebegő szilárd anyagok, a klorofill-a és a kémiai oxigénigény modellezésére és monitorozására.

A modell eredményei alapján a kutatócsoport térképeket készített a vízminőség térbeli és időbeli eloszlásáról, segítve az ingadozások nyomon követését és a szennyezési kockázatok korai figyelmeztetését Ha Long-öbölben és Cua Lucban. Ez két stratégiai vízterület Quang Ninh tartományban, amelyek nemcsak tájképi és ökológiai értékekben gazdagok, hanem kulcsszerepet játszanak a tartomány gazdasági és turisztikai fejlődésében is. Ezek a térképek felhasználhatók a vízkészlet-gazdálkodásban, a környezetvédelem támogatásában és a part menti területek fenntartható fejlődésének irányításában.

Dr. Vu Anh Tuan elmondta, hogy a tanulmány újdonsága a távérzékelés, a mesterséges intelligencia és a felhőalapú számítástechnika szintézise és innovációja, amely megoldja a Ha Long-öböl vízminőségének monitorozásával járó összetett problémát, miközben megvalósítható megoldásokat is javasol az adathiány kihívásának leküzdésére, és mélyreható, nagy gyakorlati értékű elemzést nyújt. A tanulmány gépi tanulási modelleket hozott létre, kalibrált és tesztelt, hogy több mint 73%-os pontosságot érjen el, és térképeket készített ezen paraméterek eloszlásáról évszakonként és éves átlagban. Ezenkívül a tanulmány új megközelítést nyitott a távérzékelési technológia és a gépi tanulás kombinációjának alkalmazásában a vízminőség monitorozásában, ezáltal hatékonyan támogatva a vízkészlet-gazdálkodást a kulcsfontosságú part menti területeken.

A tengereken átívelő széles körű telepítés felé

Dr. Vu Anh Tuan hozzátette, hogy a tanulmány a Sentinel-2 műhold (MSI szenzor) 2019 és 2023 közötti adatait használta fel, kombinálva a Quang Ninh tartomány Természeti Erőforrások és Környezetvédelmi Minisztériumának és az USA Nemzeti Óceán- és Légkörkutatási Hivatalának tényleges mérési adataival a vizsgált terület vízminőségének előrejelzéséhez. Összesen 78 műholdképet dolgoztak fel és elemeztek a Google felhőalapú számítástechnikai platformján. Ezután gépi tanulási algoritmusokat, például a Random Forest, a Boosted Regression és az AdaBoost Regression alkalmazását alkalmazták a vízminőségi mutatók előrejelzésére.

Dr. Vu Anh Tuan szerint a tanulmány fontos spektrális sávokat is azonosított a Sentinel-2 műholdképein, hozzájárulva a gépi tanulási modellek optimalizálásához és a jövőbeli adatgyűjtési költségek minimalizálásához. A modell eredményeiből a kutatócsoport térbeli-időbeli vízminőség-eloszlási térképeket készített, amelyek segítenek nyomon követni az ingadozásokat és korai figyelmeztetést adnak a Ha Long-öböl szennyezési kockázataira. Ezek a térképek felhasználhatók a vízkészlet-gazdálkodásban, támogatva a környezetvédelmet és orientálva a part menti területek fenntartható fejlődését.

A következő kutatási irányt illetően Dr. Vu Anh Tuan elmondta, hogy a kutatócsoport a következő időszakban a megfigyelés és a mintavétel gyakoriságának növelését, valamint a mesterséges intelligencia műholdkép-adatokkal való további integrálását javasolja a számítási paraméterek pontosságának javítása érdekében. Különösen a különböző típusú műholdadatok integrációjának bővítése (jelenleg a csapat 3 típusú műholdon tesztelt) segít növelni a megfigyelések gyakoriságát, és nemcsak 4 vízminőségi paraméterre korlátozza azt, hanem 5, 6 vagy több paraméterre is bővíthető. A következő fontos irányok egyike, hogy a csapat széles körben alkalmazza ezt a kutatást Vietnam összes tengerén. Bár minden tengernek megvannak a saját jellemzői, ugyanazzal a platformmal és kutatási keretrendszerrel a számítási módszerek módosíthatók a pontos és megfelelő eredmények elérése érdekében. A végső cél az, hogy a csapat egy átfogó rendszert hozzon létre a tengervíz minőségi paramétereinek folyamatos monitorozására és felügyeletére. A rendszer fontos információkkal szolgál a tervezők számára, időben figyelmeztetve a vízszennyezésre, különösen az akvakultúrára és más tengeri gazdasági ágazatokra gyakorolt hatásokra.

A kutatás eredményeit értékelve Dr. Pham Quang Vinh docens, a Vietnami Tudományos és Technológiai Akadémia Elfogadási Tanácsának tagja elmondta, hogy a mesterséges intelligencia vízi környezetkutatásban való alkalmazásának előmozdításával a kutatócsoport új algoritmusokat alkalmazott a távérzékelési adatok feldolgozására a part menti vízi környezetkutatásban. Ez a hatékony tudományos együttműködés tipikus példája a két fél közös publikációja a SCIE Q1 folyóiratban - egy magas színvonalú nemzetközi folyóiratban; ezáltal hozzájárulva a Vietnam és Lengyelország közötti tudományos kutatási együttműködés előmozdításához, új fejlesztési irányokat nyitva meg mindkét ország számára.

Forrás: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/lan-dau-tien-tai-viet-nam-mo-hinh-ai-ket-hop-vien-tham-giam-sat-chat-luong-nuoc-bien/20250619075954419

Hozzászólás (0)