Nghiên cứu ứng dụng kết hợp công nghệ viễn thám và thuật toán học máy Multiple Linear Regression trong thành lập bản đồ phát thải bụi mịn PM2.5

Trong phạm vi bài viết này, nhóm tác giả giới thiệu giải pháp thành lập bản đồ phát thải bụi mịn PM2.5 ứng dụng kết hợp công nghệ viễn thám và thuật toán học máy Multiple Linear Regression. PM2.5 là những hạt bụi li ti có trong không khí kích thước đường kính nhỏ hơn hoặc bằng 2.5 µm.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu ứng dụng kết hợp công nghệ viễn thám và thuật toán học máy Multiple Linear Regression trong thành lập bản đồ phát thải bụi mịn PM2.5 Nghiên cứu - Ứng dụng 1 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KẾT HỢP CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ THUẬT TOÁN HỌC MÁY MULTIPLE LINEAR REGRESSION TRONG THÀNH LẬP BẢN ĐỒ PHÁT THẢI BỤI MỊN PM2.5 VŨ NGỌC PHAN(1), PHẠM MINH HẢI(2) (1) Đại học Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội (2) Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ Tóm tắt: Ô nhiễm môi trường không khí gây ra rất nhiều hậu quả cho con người. Chúng là tác nhân gây nên cái chết cho hàng triệu người mỗi năm. Theo WHO, ô nhiễm môi trường không khí gây ra 7 triệu ca tử vong mỗi năm, trong đó Châu Á - Thái Bình Dương chiếm khoảng 4 triệu ca. Trong đó, ô nhiễm bụi mịn PM2.5 chính là thủ phạm gây ra nhiều ca tử vong nhất. Mục tiêu bài báo này là phát triển giải pháp thành lập bản đồ phát thải bụi mịn PM2.5 ứng dụng kết hợp công nghệ viễn thám và thuật toán học máy Multiple Linear Regression. PM2.5 là những hạt bụi li ti có trong không khí kích thước đường kính nhỏ hơn hoặc bằng 2.5 µm. Loại bụi này hình thành từ các chất như Carbon monoxide (CO), Sunphua điôxit (SO2), Nitơ điôxit (NO2) và các hợp chất kim loại khác, lơ lửng trong không khí. Việc tính toán PM2.5 trong mối quan hệ tuyến tính giữa biến phụ thuộc PM2.5 và các biến độc lập CO, SO2, NO2… (biến dự đoán) dựa trên thuật toán học máy Multiple Linear Regression có cơ sở khoa học và thực tiễn cao. Kết quả thực hiện của nghiên cứu này cung cấp giải pháp thành lập bản đồ phát thải bụi mịn PM2.5 mang tính tự động hóa cao dựa vào số liệu viễn thám và các thông số quan trắc không khí mặt đất. 1. Mở đầu phương chưa nhiều, chưa theo kịp được với Hiện nay, công tác quan trắc môi trường tình trạng ô nhiễm môi trường dưới tác động không khí tại các Tỉnh được thực hiện tại các quá trình đô thị hóa nhanh và mạnh như hiện trạm quan trắc môi trường không khí thuộc nay. Thành phố Hà Nội hiện có 11 trạm quan các Chi Cục bảo vệ môi trường hay Trung tâm trắc môi trường tự động, thành phố Hồ Chí Quan trắc Tài nguyên và Môi trường, Sở Tài Minh có 9 trạm, Bắc Ninh có 16 trạm.v.v. Với Nguyên và Môi Trường các Tỉnh, Thành phố số lượng hạn chế trạm quan trắc không khí tự trực thuộc Trung ương. Trạm quan trắc cung động, việc nội suy chỉ số môi trường không cấp các chỉ số như: SO2, NO2, NOx, CO, O3, khí cho khu vực rộng lớn cho toàn thành phố PM2.5, PM4, PM10… và các chỉ số khí tượng hay Tỉnh thường có độ chính xác chưa cao. Do như nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ và hướng gió. Đây đó, một giải pháp khoa học công nghệ góp là cơ cơ sở đánh giá nhanh cũng như theo dõi phần nâng cao độ chính xác của các bản đồ diễn biến chất lượng môi trường. Tuy nhiên, chất lượng môi trường không khí có tính thời do hạn chế về nguồn lực, số lượng các trạm sự và cấp thiết cao. quan trắc môi trường tự động tại các địa Ngày nhận bài: 1/8/2023, ngày chuyển phản biện: 5/8/2023, ngày chấp nhận phản biện: 9/8/2023, ngày chấp nhận đăng: 28/8/2023 TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ SỐ 57-9/2023 39 Nghiên cứu - Ứng dụng Trong phạm vi bài báo này, nhóm tác giả 2.2. Dữ liệu đầu vào giới thiệu giải pháp thành lập bản đồ phát thải a. Ảnh vệ tinh Landsat OLI8 bụi mịn PM2.5 ứng dụng kết hợp công nghệ Nhóm nghiên cứu thử nghiệm dữ liệu ảnh viễn thám và thuật toán học máy Multiple vệ tinh Landsat OLI8 chụp ngày 01/11/2022 Linear Regression. PM2.5 là những hạt bụi li ti tại Tỉnh Bắc Ninh có độ phân giải mặt đất là có trong không khí kích thước đường kính 30m. Dữ liệu được tải miễn phí từ website: nhỏ hơn hoặc bằng 2.5 µm. Việc tính toán https://earthexplorer.usgs.gov/. Ảnh vệ tinh PM2.5 trong mối quan hệ tuyến tính giữa biến trong đề tài có độ phủ mây nhỏ hơn 10%, và phụ thuộc PM2.5 và biến độc lập CO, SO2, NO2 được hiệu chỉnh bức xạ và khí quyển bằng … (biến dự đoán) dựa trên thuật toán học máy công cụ ATCOR (Atmospheric correction) Multiple Linear Regression có cơ sở khoa học trong phần mềm PCI Geomatic 2018. Ảnh và thực tiễn cao. được sử dụng hệ tọa độ WGS84 và hệ quy 2. Khu vực thực hiện và dữ liệu đầu vào chiếu UTM múi 48. 2.1. Khu vực thực hiện b. Dữ liệu quan trắc mặt đất Bắc Ninh là tỉnh có diện tích nhỏ nhất cả Nhóm nghiên cứu đã sử dụng dữ liệu quan nước, nằm cách trung tâm Thành phố Hà Nội trắc mặt đất tại 7 trạm quan trắc tự chế tạo và 30 km về phía đông bắc. Với vị trí nằm trong 16 trạm quan trắc môi trường tự động của Vùng thủ đô Hà Nội, vùng kinh tế trọng điểm Trung tâm Quan trắc Tài nguyên và Môi Bắc Bộ, thuộc vùng Đồng bằng sông Hồng, trường, Sở Tài Nguyên và Môi Trường Tỉnh Bắc Ninh có nhiều điều kiện thuận lợi trong Băc NinhMỗi bản ghi trong tập dữ liệu chứa phát triển kinh tế. Tỉnh có diện tích là 822,71 các cột: Nox, SO2, O3, PM10, PM2.5, CO, áp km² và số dân là 1.488.250 người. Tỉnh có địa suất, nhiệt độ, hướng gió.v.v. Thời gian lấy hình không hoàn toàn là đồng bằng mà xen kẽ mẫu cách nhau trung bình khoảng 1 giờ đồng là các đồi thấp có hướng dốc chủ yếu từ Bắc hồ. Tuy nhiên, tập dữ liệu tồn tại một số bản xuống Nam và từ Tây sang Đông, được thể ghi có giá trị rỗng và bị nhiễu. Biểu đồ phân hi ...