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Enregistrement W4392580128 · doi:10.5194/egusphere-egu24-10283

High-resolution spatiotemporal measurement and city-scale modelling of air and noise pollution in Accra Ghana: sensors, deep learning, and street-view imagery

2024· preprint· en· W4392580128 sur OpenAlexaff
Ricky Nathvani, Sierra Clark, Absosede Sarah Alli, Vishwanath Doreswamy-Gowda, Jiayuan Wang, Michael Bräuer, James Nimo, Josephine Bedford Moses, Solomon Baah, Alison J. Hughes, Samuel Agyei‐Mensah, James E. Bennett, Raphael E. Arku, Majid Ezzati

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineHealth Professions
ThématiqueNoise Effects and Management
Établissements canadiensUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésScale (ratio)Noise pollutionRemote sensingNoise (video)Environmental scienceAir pollutionCartographyPollutionGeographyMeteorologyDeep learningComputer scienceArtificial intelligenceImage (mathematics)Noise reduction

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Air and noise pollution are significant emerging environmental health hazards in African cities, with potentially complex spatial and temporal patterns. Limited local data are a major barrier to the formulation and evaluation of policies to reduce air and noise pollution.We designed and carried out an innovative 3-year measurement campaign to characterise air and noise pollution and their sources at high-resolution within the Greater Accra Metropolitan Area (GAMA), Ghana. Our design used a combination of fixed (3 year-long, n=10) and rotating (week-long over 1 year, n =136) sites, selected to represent a range of land uses and source influences. We collected data on PM2.5, black carbon (BC), nitrogen oxides (NOx), weather variables, noise pollution, along with street level time-lapse images with cameras. To do this, we strategically deployed low-cost, low-power, lightweight monitoring devices in an integrated station that was robust, socially unobtrusive, and able to function in the West African coastal climate. We used spatiotemporal land use regression models to predict PM2.5, NO2, BC and noise pollution across the city in high spatial resolution, and state-of-the-art methods in deep learning to predict pollution levels in high temporal resolution by training classification algorithms on 2 million time-lapse images captured at street level with corresponding pollution measurements. Most measurement sites recorded air pollution and noise levels above the WHO health-based guidelines. Spatiotemporal LUR models achieved good out of sample R2’s of 0.51-0.54 (noise), 0.58 – 0.83 (PM2.5), 0.78 - 0.80 (NO2) and 0.79 – 0.88 (BC). From the deep learning image-based analysis, the classification (prediction) accuracy of noise levels in space and time was higher (40-70%) than PM2.5 (30-55%), due to the localised nature of noise source emissions, and the fine-grained nature of our classes, which distinguish between small changes than previous studies. Our approach to monitoring and modelling air and noise pollution can be scaled up in other SSA cities to fill critical data gaps, and is already being successfully piloted in Kigali, Rwanda. The exposure surfaces developed with the LUR models are now supporting ongoing epidemiological studies assessing the impact of exposure to air and noise on birth outcomes and child health and development in Accra. Street view imagery are an increasingly available resource in cities around the world (from CCTV; Google Street View), and results from our deep learning image-based analysis show that the time lapsed images are a uniquely informative source of data for predicting high resolution temporal change in exposure, simultaneously with the presence or absence of potential determinants, though integrating with high spatial resolution remains a challenge.

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 enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,087
Score d'incertitude au seuil0,173

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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.

Tête enseignante Opus0,055
Tête enseignante GPT0,329
Écart entre enseignants0,274 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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