Detecting and Identifying Floating Plastic Debris in Coastal Waters using Sentinel-2 Earth Observation Data
Notice bibliographique
Résumé
Satellite remote sensing is an invaluable tool for observing our earth systems. However, few studies have succeeded in applying this for detection of floating litter in the marine environment. We demonstrate that plastic debris aggregated on the ocean surface is detectable in optical data acquired by the European Space Agency (ESA) Sentinel-2 satellites. Furthermore, using an automated classification approach, we show that floating macroplastics are distinguishable from seawater, seaweed, sea foam, pumice, and driftwood. Sentinel-2 was used to detect floating aggregations likely to include macroplastics across four study sites, namely: coastal waters of Accra (Ghana), Da Nang (Vietnam), the east coast of Scotland (UK), and the San Juan Islands (BC, Canada). Aggregations were detectable on sub-pixel scales using a Floating Debris Index (FDI), and were composed of a mix of materials including sea foam and seaweed. A probabilistic machine learning approach was then applied to assess if detected plastics could be discriminated from the natural sources of marine debris. Our automated Naïve Bayes classifier was trained using a library of pumice, seaweed, timber, sea foam and seawater detections, as well as validated macroplastics from Durban Harbour (South Africa). Across the four study sites, suspected marine plastics were classified as such with an accuracy approaching 90%. The ‘misclassified’ plastics were mostly identified as seawater, suggesting an insufficient amount of pixel was filled with materials. Results from this study show that plastic debris aggregated on the ocean surface can be detected in optical data collected by Sentinel-2, and identified. With the aim of generating global ‘hotspot’ maps of floating plastics in coastal waters, automating this two-stage process across the Sentinel-2 archive is being progressed; however, the method would also be applicable to drones and other remote sensing platforms with similar band characteristics. To extend remote detection methods to river systems and optically complex and/or tidal coastal waters, in situ data collection across optical water types is the next key step.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».