来源:Scientific Reports 发布时间:2020/5/7 16:02:43
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用卫星数据检测海洋塑料 |《科学报告》论文

论文标题:Finding Plastic Patches in Coastal Waters using Optical Satellite Data

期刊:Scientific Reports

作者:Lauren Biermann, Daniel Clewley et al.

发表时间:2020/04/23

DOI:10.1038/s41598-020-62298-z

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《科学报告》本周发表的一项研究Finding Plastic Patches in Coastal Waters using Optical Satellite Data报道了一种能检测海洋环境中大塑料(大于5毫米)漂浮垃圾带的新方法。利用欧洲航天局“哨兵2号”卫星的数据,这种方法能将塑料从其他材料中区分出来,准确率达86%。

对海洋环境中已知的漂浮物的分类 来源:Biermann et.al

根据漂浮物吸收和反射的可见光与红外光的波长,英国普利茅斯海洋实验室的Lauren Biermann和同事利用这种光谱特征在“哨兵2号”数据中识别出了漂浮物带。作者随后训练了一种机器学习算法,能根据不同塑料和天然材料的特定光谱特征,为组成这些漂浮带的个体材料进行分类。这些特征来自于2019年4月24日冲到南非德班港的塑料垃圾的卫星数据,以及作者2018年和2019年在米蒂利尼海岸(希腊)部署的漂浮塑料的卫星数据。他们还利用了之前获得的、可能会与海洋塑料同时发现的海藻、木质物、泡沫和火山岩等天然材料的卫星数据。

作者利用四个不同地区沿岸海域的“哨兵2号”数据测试了这种方法:阿克拉(加纳)、圣胡安岛(加拿大)、岘港(越南)和苏格兰东部(英国)该方法能以86%的平均准确率成功将四个地方的塑料从其他漂浮材料或海水中区分出来,在圣胡安岛的准确率更是达到了100%。

研究结果表明,这种方法在四个不同的海岸带都取得了成功。作者希望这种方法可以与无人机或高分辨率卫星联用,提高对海洋塑料垃圾的全球监测,同时帮助清理行动。

摘要:

Satellites collecting optical data offer a unique perspective from which to observe the problem of plastic litter in the marine environment, but few studies have successfully demonstrated their use for this purpose. For the first time, we show that patches of floating macroplastics are detectable in optical data acquired by the European Space Agency (ESA) Sentinel-2 satellites and, furthermore, are distinguishable from naturally occurring materials such as seaweed. We present case studies from four countries where suspected macroplastics were detected in Sentinel-2 Earth Observation data. Patches of materials on the ocean surface were highlighted using a novel Floating Debris Index (FDI) developed for the Sentinel-2 Multi-Spectral Instrument (MSI). In all cases, floating aggregations were detectable on sub-pixel scales, and appeared to be composed of a mix of seaweed, sea foam, and macroplastics. Building first steps toward a future monitoring system, we leveraged spectral shape to identify macroplastics, and a Naïve Bayes algorithm to classify mixed materials. Suspected plastics were successfully classified as plastics with an accuracy of 86%.

(来源:科学网)

 
 
 
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