Prima dată în Vietnam: model de inteligență artificială combinat cu teledetecție pentru a monitoriza calitatea apei de mare

Legendă foto — Echipa de cercetare a prelevat probe de apă de mare în Golful Ha Long și Cua Luc. Foto: Dieu Thuy/VNA

Dezvoltarea socio -economică din ultimii ani a generat numeroase provocări de mediu în Golful Ha Long și zona Cua Luc (provincia Quang Ninh), în special declinul calității apei de mare, amenințând ecosistemul marin endemic. Între timp, metodele tradiționale de monitorizare, cum ar fi eșantionarea și analiza la fața locului, au relevat numeroase limitări în ceea ce privește costul, timpul și raza de monitorizare. Confruntate cu această realitate, oamenii de știință vietnamezi și polonezi s-au coordonat pentru a desfășura cercetări privind aplicarea teledetecției și a inteligenței artificiale în monitorizarea calității apei - o abordare modernă, rentabilă, care permite monitorizarea continuă pe o suprafață extinsă. Misiunea de cercetare colaborativă codificată QTPL01.03/23-24, implementată în comun de Centrul Spațial Vietnam (Academia de Știință și Tehnologie din Vietnam) și Institutul Polonez de Geofizică (Academia Poloneză de Științe), contribuie la furnizarea de instrumente de monitorizare mai eficiente pentru protecția mediului marin în zonele de coastă cheie.

Abordare modernă

Potrivit Dr. Vu Anh Tuan, director general adjunct al Centrului Spațial din Vietnam, responsabil de misiune, acesta este primul proiect din Vietnam care utilizează simultan date satelitare Sentinel-2, algoritmi avansați de învățare automată și platforma GEE (platforma de cloud computing a Google) pentru a modela și monitoriza parametrii calității apei, cum ar fi temperatura suprafeței, solidele în suspensie, clorofila a și cererea chimică de oxigen.

Pe baza rezultatelor modelului, echipa de cercetare a construit hărți ale distribuției calității apei în spațiu și timp, ajutând la monitorizarea fluctuațiilor și la furnizarea de avertizări timpurii cu privire la riscurile de poluare în Golful Ha Long și Cua Luc. Acestea sunt două zone acvatice strategice din provincia Quang Ninh, nu numai bogate în valori peisagistice și ecologice, ci și jucând un rol cheie în dezvoltarea economică și turistică a provinciei. Aceste hărți pot fi utilizate în gestionarea resurselor de apă, sprijinind protecția mediului și orientând dezvoltarea durabilă a zonelor de coastă.

Dr. Vu Anh Tuan a afirmat că noutatea studiului constă în sinteza și inovarea tehnologiilor de teledetecție, inteligență artificială și cloud computing pentru a rezolva problema complexă a monitorizării calității apei în Golful Ha Long, propunând totodată soluții fezabile pentru a depăși provocarea reprezentată de lipsa datelor și oferind analize aprofundate de mare valoare practică. Studiul a stabilit modele de învățare automată, a calibrat și testat aceste modele pentru a obține o precizie de peste 73% și a creat hărți ale distribuției acestor parametri în funcție de sezon și de media anuală. În plus, studiul a deschis și o nouă abordare în aplicarea tehnologiei de teledetecție combinate cu învățarea automată pentru monitorizarea calității apei, sprijinind astfel eficient gestionarea resurselor de apă în zonele costiere cheie.

Către o desfășurare pe scară largă pe mări

Dr. Vu Anh Tuan a adăugat că studiul a folosit date de la satelitul Sentinel-2 (senzor MSI) în perioada 2019 - 2023, combinate cu date de măsurare efective de la Departamentul de Resurse Naturale și Mediu al provinciei Quang Ninh și de la Administrația Națională Oceanică și Atmosferică (SUA) pentru a prognoza calitatea apei în zona studiată. În total, 78 de imagini din satelit au fost procesate și analizate pe platforma de cloud computing Google. Apoi, au fost aplicați algoritmi de învățare automată precum: Random Forest, Boosted Regression și AdaBoost Regression pentru a prezice indicatorii calității apei.

Potrivit Dr. Vu Anh Tuan, studiul a identificat, de asemenea, benzi spectrale importante din imaginile satelitare Sentinel-2, contribuind la optimizarea modelelor de învățare automată și la minimizarea costurilor viitoare de colectare a datelor. Pe baza rezultatelor modelului, echipa de cercetare a construit hărți spațio-temporale ale distribuției calității apei, ajutând la monitorizarea fluctuațiilor și la furnizarea de avertizări timpurii privind riscurile de poluare în Golful Ha Long. Aceste hărți pot fi utilizate în gestionarea resurselor de apă, sprijinind protecția mediului și orientând dezvoltarea durabilă a zonelor de coastă.

În ceea ce privește următoarea direcție de cercetare, Dr. Vu Anh Tuan a declarat că, în perioada următoare, echipa de cercetare își propune să crească frecvența observărilor și eșantionărilor și să integreze în continuare inteligența artificială cu datele imaginilor din satelit pentru a îmbunătăți precizia parametrilor de calcul. În special, extinderea integrării diferitelor tipuri de date satelitare (în prezent, echipa a testat pe 3 tipuri de sateliți) va contribui la creșterea frecvenței observărilor și nu doar la limitarea acesteia la 4 parametri ai calității apei, ci poate fi extinsă la 5, 6 sau mai mulți. Una dintre următoarele direcții importante este ca echipa să implementeze pe scară largă această cercetare în mările Vietnamului. Deși fiecare mare are propriile caracteristici, cu aceeași platformă și cadru de cercetare, metodele de calcul pot fi ajustate pentru a aduce rezultate precise și adecvate. Scopul final este ca echipa să stabilească un sistem cuprinzător pentru monitorizarea și supravegherea continuă a parametrilor calității apei de mare. Sistemul va oferi informații importante planificatorilor, oferind avertizări în timp util despre poluarea apei, în special impactul asupra acvaculturii și a altor sectoare economice marine.

Evaluând rezultatele acestei cercetări, profesorul asociat Dr. Pham Quang Vinh, membru al Consiliului de Acceptare al Academiei de Știință și Tehnologie din Vietnam, a declarat că, prin promovarea aplicării inteligenței artificiale în cercetarea mediului acvatic, echipa de cercetare a utilizat noi algoritmi pentru a procesa datele de teledetecție în cercetarea mediului acvatic de coastă. Acesta este un exemplu tipic de cooperare științifică eficientă, cu o publicație comună între cele două părți în revista SCIE Q1 - o revistă internațională de înaltă calitate; contribuind astfel la promovarea cooperării în cercetarea științifică dintre Vietnam și Polonia, deschizând noi direcții de dezvoltare pentru ambele țări.

Sursă: 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

Comentariu (0)