Социально -экономическое развитие в последние годы создает множество экологических проблем в заливе Халонг и районе Куалук (провинция Куангнинь), особенно снижение качества морской воды, что угрожает эндемичной морской экосистеме.
Между тем традиционные методы мониторинга, такие как отбор проб и анализ на месте, имеют множество ограничений с точки зрения стоимости, времени и объема мониторинга.
Столкнувшись с этой реальностью, вьетнамские и польские ученые объединили усилия для проведения исследований по применению дистанционного зондирования и искусственного интеллекта для мониторинга качества воды — современного экономичного подхода, который позволяет осуществлять непрерывный мониторинг на большой территории.
Совместная исследовательская миссия под кодом QTPL01.03/23-24, совместно реализуемая Вьетнамским космическим центром (Вьетнамская академия наук и технологий) и Польским институтом геофизики (Польская академия наук), помогает обеспечить более эффективные инструменты мониторинга для защиты морской среды в ключевых прибрежных районах.
Современный подход
По словам доктора Ву Ань Туана, заместителя генерального директора Вьетнамского космического центра, который руководит миссией, это первый проект во Вьетнаме, в котором одновременно используются данные спутника Sentinel-2, передовые алгоритмы машинного обучения и платформа GEE (облачная вычислительная платформа Google) для моделирования и мониторинга параметров качества воды, таких как температура поверхности, взвешенные частицы, хлорофилл-а и химическое потребление кислорода.
На основе результатов моделирования исследовательская группа построила карты пространственно-временного распределения качества воды, помогающие отслеживать колебания и обеспечивать раннее предупреждение о рисках загрязнения в бухте Халонг и Куа-Лук.
Это две стратегические водные зоны в провинции Куангнинь, которые не только богаты ландшафтом и экологическими ценностями, но и играют важную роль в экономическом и туристическом развитии провинции.
Эти карты могут использоваться в управлении водными ресурсами, поддержке охраны окружающей среды и руководстве устойчивым развитием прибрежных территорий.
Очистка окружающей среды в бухте Халонг. (Фото: Тхань Ван/VNA)
Доктор Ву Ань Туан отметил, что новизна исследования заключается в синтезе и творческом применении технологий дистанционного зондирования, искусственного интеллекта и облачных вычислений для решения сложной проблемы мониторинга качества воды в бухте Халонг, а также в предоставлении реальных решений для преодоления проблемы нехватки данных и проведении углубленного анализа, имеющего высокую практическую ценность.
В ходе исследования были созданы модели машинного обучения и откалиброваны для достижения точности более 73%, а также созданы карты распределения этих параметров по сезонам и по среднегодовым значениям.
Кроме того, исследование также открывает новый подход к применению технологии дистанционного зондирования в сочетании с машинным обучением для мониторинга качества воды, тем самым эффективно поддерживая управление водными ресурсами в ключевых прибрежных районах.
На пути к широкому развертыванию на морях
Доктор Ву Ань Туан добавил, что в исследовании использовались данные спутника Sentinel-2 (датчик MSI) за период 2019–2023 годов в сочетании с фактическими данными измерений Департамента природных ресурсов и окружающей среды провинции Куангнинь и Национального управления океанических и атмосферных исследований (США) для прогнозирования качества воды в исследуемой зоне.
Всего было обработано и проанализировано 78 спутниковых снимков на платформе облачных вычислений Google. Затем для прогнозирования показателей качества воды были применены алгоритмы машинного обучения, такие как случайный лес, бустинг-регрессия и регрессия AdaBoost.
По словам доктора Ву Ань Туана, исследование также выявило важные спектральные полосы на спутниковых снимках Sentinel-2, что способствует оптимизации моделей машинного обучения и минимизации затрат на сбор данных в будущем.
Результаты исследования будут применяться во всех морях Вьетнама. (Фото: Вьет Хоанг/VNA)
На основе результатов моделирования исследовательская группа построила пространственно-временные карты распределения качества воды, помогающие отслеживать колебания и обеспечивать раннее предупреждение о рисках загрязнения в заливе Халонг.
Эти карты могут использоваться в управлении водными ресурсами, поддержке охраны окружающей среды и руководстве устойчивым развитием прибрежных территорий.
Что касается будущих направлений исследований, доктор Ву Ань Туан сказал, что в ближайшее время исследовательская группа предлагает увеличить частоту наблюдений и отбора проб, а также продолжить интеграцию ИИ с данными спутниковых снимков для повышения точности расчетных параметров.
В частности, расширение интеграции различных типов спутниковых данных (в настоящее время группа провела испытания на 3 типах спутников) поможет увеличить частоту наблюдений и не ограничиваться только 4 параметрами качества воды, но может быть расширено до 5, 6 и более.
Одним из следующих важных направлений деятельности группы является широкое распространение этих исследований по всем морям Вьетнама.
Хотя каждый морской район имеет свои особенности, при использовании одной и той же исследовательской платформы и структуры методы расчетов можно скорректировать для получения точных и приемлемых результатов.
Конечной целью команды является создание комплексной системы, которая будет непрерывно отслеживать и контролировать параметры качества морской воды.
Система будет предоставлять важную информацию планировщикам, своевременно предупреждая о загрязнении воды, особенно о его влиянии на аквакультуру и другие секторы морской экономики.
Оценивая результаты данного исследования, доцент, доктор Фам Куанг Винь, член Совета по приему Вьетнамской академии наук и технологий, сказал, что, продвигая применение ИИ в исследованиях водной среды, исследовательская группа использовала новые алгоритмы для обработки данных дистанционного зондирования при исследовании прибрежной водной среды.
Это типичный пример эффективного научного сотрудничества с совместной публикацией двух сторон в SCIE Q1 - высококачественном международном журнале; тем самым, способствуя развитию научно-исследовательского сотрудничества между Вьетнамом и Польшей, открывая новые направления развития для обеих стран./.
(Вьетнам+)
Источник: https://www.vietnamplus.vn/viet-nam-lan-dau-tien-ung-dung-ai-va-vien-tham-giam-sat-chat-luong-nuoc-bien-post1044935.vnp
Комментарий (0)