Vietnam első alkalommal alkalmaz mesterséges intelligenciát és távérzékelést a tengervíz minőségének ellenőrzésére

Vietnami és lengyel tudósok által végzett kutatás a mesterséges intelligenciát és a távérzékelést ötvözi a tengervíz minőségének monitorozása érdekében, hatékonyan támogatva a vízkészlet-gazdálkodást a kulcsfontosságú part menti területeken.

Az elmúlt évek társadalmi -gazdasági fejlődése számos környezeti kihívást jelent a Ha Long-öbölben 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 korlátozással rendelkeznek a költségek, az idő és a monitorozás hatóköre tekintetében.

Ezzel a valósággal szembesülve vietnami és lengyel tudósok együttműködtek a távérzékelés és a mesterséges intelligencia vízminőség-ellenőrzésben való alkalmazásának kutatásában – ez egy modern, gazdaságos megközelítés, amely lehetővé teszi a folyamatos ellenőrzést egy nagy területen.

A QTPL01.03/23-24 kódszámú, együttműködésen alapuló kutatási missziót a Vietnami Űrközpont (Vietnami Tudományos és Technológiai Akadémia) és a Lengyel Tudományos Akadémia Geofizikai Intézete közösen valósította meg, és hatékonyabb megfigyelőeszközöket 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 térbeli-időbeli vízminőség-eloszlási térképeket készített, amelyek segítenek nyomon követni az ingadozásokat és korai figyelmeztetést adnak a szennyezési kockázatokra Ha Long-öbölben és Cua Lucban.

Ez két stratégiai vízterület Quang Ninh tartományban, amelyek nemcsak tájképi és ökológiai értékekben gazdagok, hanem fontos szerepet játszanak a tartomány gazdasági és turisztikai fejlődésében is.

Ezek a térképek felhasználhatók a vízkészlet-gazdálkodásban, támogatva a környezetvédelmet és irányítva a part menti területek fenntartható fejlődését.

Környezettisztítás Ha Long-öbölben. (Fotó: Thanh Van/VNA)

Dr. Vu Anh Tuan elmondta, hogy a kutatás újdonsága a távérzékelés, a mesterséges intelligencia és a felhőalapú számítástechnika szintézise és kreatív alkalmazása a Ha Long-öböl vízminőség-monitorozásának összetett problémájának megoldására, miközben megvalósítható megoldásokat javasol az adathiány kihívásának leküzdésére, és mélyreható, nagy gyakorlati értékű elemzést nyújt.

A tanulmány gépi tanulási modelleket hozott létre és kalibrált, hogy több mint 73%-os pontosságot érjen el, valamint térképeket készített ezen paraméterek szezonális és éves átlag szerinti eloszlásáról.

Ezenkívül a tanulmány új megközelítést nyit 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, valamint 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 véletlenszerű erdőanalízist, boosting regressziót és AdaBoost regressziót alkalmaztak a vízminőségi mutatók előrejelzésére.

Dr. Vu Anh Tuan szerint a tanulmány a Sentinel-2 műholdképein is fontos spektrális sávokat azonosított, hozzájárulva a gépi tanulási modellek optimalizálásához és a jövőbeli adatgyűjtési költségek minimalizálásához.

A kutatást Vietnám tengerein fogják alkalmazni. (Fotó: Viet Hoang/VNA)

A modell eredményei alapján a kutatócsoport térbeli-időbeli vízminőség-eloszlási térképeket készített, amelyek segítik az ingadozások nyomon követését és a szennyezési kockázatok korai előrejelzését a Ha Long-öbölben.

Ezek a térképek felhasználhatók a vízkészlet-gazdálkodásban, támogatva a környezetvédelmet és irányítva a part menti területek fenntartható fejlődését.

A jövőbeli kutatási irányokkal kapcsolatban Dr. Vu Anh Tuan elmondta, hogy a kutatócsoport az elkövetkező 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 korlátozódik, hanem 5, 6 vagy többre is bővíthető.

A következő fontos irányok egyike, hogy a csoport széles körben alkalmazza ezt a kutatást Vietnam tengerein.

Bár minden tengeri területnek megvannak a saját jellemzői, ugyanazzal a kutatási platformmal és keretrendszerrel a számítási módszerek módosíthatók a pontos és megfelelő eredmények elérése érdekében.

A csapat végső célja egy átfogó rendszer létrehozása, amely folyamatosan figyeli és szabályozza a tengervíz minőségi paramétereit.

A rendszer fontos információkkal látja el a tervezőket, időben figyelmeztetve a vízszennyezésre, különösen az akvakultúrára és más tengeri gazdasági ágazatokra gyakorolt ​​hatásokra.

A kutatás eredményeit értékelve 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 használt a távérzékelési adatok feldolgozására a part menti vízi környezetkutatásban.

Ez egy tipikus példa a hatékony tudományos együttműködésre, amelynek keretében a két fél közösen publikál a SCIE Q1-ben - egy magas színvonalú nemzetközi folyóiratban; ezáltal hozzájárulva a Vietnam és Lengyelország közötti tudományos kutatási együttműködés előmozdításához, új fejlesztési irányokat nyitva meg mindkét ország számára.

(TTXVN/Vietnam+)

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