Teledetekcja kluczem do walki z plastikowymi śmieciami [Kongres FIG 2022]

Choć od kilku lat świat coraz głośniej mówi zanieczyszczeniu naszej planety plastikiem, to do rozwiązania tego problemu jest jeszcze wciąż bardzo daleko. Na pewno nie da się tego zrobić bez skutecznej inwentaryzacji tych zanieczyszczeń, a tu z pomocą przychodzą nowoczesne technologie teledetekcyjne.

Prof. Gordana Jakovljevi

Zagadnienie to było tematem środowej (14 września) sesji plenarnej na Kongresie Międzynarodowej Federacji Geodetów (FIG). Jak wyliczał Simon Ironside z FIG, jeśli utrzymamy dotychczasowe tempo produkcji plastikowych śmieci, to już w 2050 roku ich waga będzie większa od wagi wszystkich ryb razem wziętych! Naukowcy oceniają ponadto, że co tydzień każdy mieszkaniec Ziemi wraz z piciem i jedzeniem wprowadza do swojego organizmu 5 g mikroplastiku. To mniej więcej tak, jakby co 7 dni zjadać kartę kredytową!

Tego typu przytłaczające statystyki dotyczące plastiku można przytaczać w nieskończoność. Cóż jednak z tego, skoro problem jest coraz poważniejszy, a decydenci niewiele robią, by go rozwiązać. Niewątpliwie, jeśli faktycznie chcemy stawić czoła temu wyzwaniu, to w pierwszej kolejności należy dokładnie poznać swojego wroga, a to oznacza chociażby wskazanie regionów naszej planety, gdzie zanieczyszczenie plastikiem jest największe.

Na razie kartowanie plastikowych śmieci jest zadaniem niezwykle żmudnym i czasochłonnym. Stosuje się bowiem do tego metodę dość prymitywną – wolontariusze po prostu obchodzą wybrane odcinki brzegu morza lub rzeki i zliczają odnalezione kawałki plastiku przekraczające określone wymiary (w zależności od metodyki powinny mieć wielkość powyżej 2,5 bądź 1 cm). Nietrudno się domyślić, że trzymając się takich wytycznych, skuteczne skartowanie większych obszarów naszej planety jest praktycznie nierealne. Powstaje zatem pytanie, czy nie można do tego robić efektywniej. Czy nie pomogą tu np. nowoczesne technologie teledetekcyjne?

Tropem tym poszli eksperci Międzynarodowej Federacji Geodetów, którzy wraz z członkami FIG Young Surveyors Network podjęli wyzwanie opracowania metodyki wykrywania plastiku na danych teledetekcyjnych. Podczas Kongresu FIG dotychczasowe efekty tych prac przedstawiła prof. Gordana Jakovljevic z Uniwersytetu w Banja Luce.

W pierwszej kolejności skupiono się na określeniu typu materiałów, na których plastikowe śmieci w ogóle będą widoczne. Wykazano, że o ile na wysokorozdzielczych zdjęciach satelitarnych można dostrzec większe plamy tego typu zanieczyszczeń, o tyle w przypadku obiektów o centymetrowej wielkości niezbędne są już dane pozyskiwane z niskiego pułapu. Potrzebne są zatem drony.

Oczywiście już na wstępie projektu uznano, że nie na mowy, by ogromne zbiory zdjęć z bezzałogowców były analizowane manualnie. Byłoby to przecież niewiele bardziej efektywne niż wspomniane wcześniej badania terenowe. Wybór padł zatem na wykorzystanie algorytmów sztucznej inteligencji, a konkretnie konwolucyjnych sieci neuronowych. Po odpowiednim wytrenowaniu tych rozwiązań testy terenowe wykazały, że sieci te całkiem dobrze realizują postawiony przed nim cel. Nie tylko sprawnie wykrywają plastik w rzece, ale nawet pozwalają na rozróżnienie typów śmieci – np. butelek, lin czy opakowań po jedzeniu.

Algorytmy są już zatem gotowe. Ale co dalej? Jak podkreśla Gordana Jakovljevic, teraz trzeba zaangażować możliwie jak najwięcej wolontariuszy w tego typu kartowanie. Dlatego eksperci z FIG pracują nad platformą, która ochotnikom na całym świecie pozwoli przesyłać wykonane przez nich zdjęcia z drona do chmury obliczeniowej. Ta następnie wykryje na nich plastikowe obiekty, a wyniki opublikuje w ogólnodostępnym geoportalu. W dalszej przyszłości system ma obsługiwać również zdjęcia ze smartfonów.

Gordana Jakovljevic podkreśla, że opracowane przez ekspertów z FIG rozwiązanie ma szereg istotnych zalet. Nie tylko pozwala bowiem kartować plastik taniej i przy mniejszym zaangażowaniu ludzi, ale także zapewnia wyniki bardziej aktualne i kompletne.

Patronem medialnym Kongresu FIG jest redakcja miesięcznika GEODETA i portalu Geoforum.pl. Lokalnym organizatorem wydarzenia jest Stowarzyszenie Geodetów Polskich

JK