The increasing level of marine plastic pollution poses severe threats to the marine ecosystem and biodiversity. The present study attempted to explore the full functionality of open Sentinel satellite data and ML models for detecting and classifying floating plastic debris in Mytilene (Greece), Limassol (Cyprus), Calabria (Italy), and Beirut (Lebanon). Two ML models, i.e. Support Vector Machine (SVM) and Random Forest (RF) were utilized to carry out the classification analysis. In-situ plastic location data was collected from the control experiment conducted in Mytilene, Greece and Limassol, Cyprus, and the same was considered for training the models. Both remote sensing bands and spectral indices were used for developing the ML models. A spectral signature profile for plastic was created for discriminating the floating plastic from other marine debris. A newly developed index, kernel Normalized Difference Vegetation Index (kNDVI), was incorporated into the modelling to examine its contribution to model performances. Both SVM and RF were performed well in five models and test case combinations. Among the two ML models, the highest performance was measured for the RF. The inclusion of kNDVI was found effective and increased the model performances, reflected by high balanced accuracy measured for model 2 (~80% to ~98 % for SVM and ~87% to ~97 % for RF). Using the best-performed model, an automated floating plastic detection system was developed and tested in Calabria and Beirut. For both sites, the trained model had detected the floating plastic with ~99% accuracy. Among the six predictors, the FDI was found the most important variable for detecting marine floating plastic. These findings collectively suggest that high-resolution remote sensing imagery and the automated ML models can be an effective alternative for the cost-effective detection of marine floating plastic.


翻译:海洋塑料污染日益严重,对海洋生态系统和生物多样性构成了严重威胁。本研究试图探索开放哨兵卫星数据和MLL模型在Mytilene(希腊)、Limassol(塞浦路斯)、Calabria(意大利)和贝鲁特(黎巴嫩)探测和分类漂浮塑料碎片的完整功能。两部ML模型,即支持矢量机(SVM)和随机森林(RF),用于进行分类分析。从在希腊米蒂琳和塞浦路斯利马索尔进行的控制实验中收集了现场塑料定位数据,这些模型也用于培训模型。在开发MTL模型时,使用了用于探测ML(希腊)、利马索尔(希腊)、利马索尔(塞浦路斯)的开放式卫星数据和MLL模型的完整功能。在开发这些模型时,采用了用于探测ML-98的自动移动塑料碎片的完整功能。新开发的指数,内层变异变的S-RF模型和测试的模拟-RF值都很好。在两个MLL模型中,对流压-RF的精确度最高性模型中,为S-RD的精确度测测算,为S-RD-RV的精确度测测算结果,为S-RV值为S-ma 。测算为S-de 测测算的高度的精确度为测算结果,测算为测算为S-RV-r-r-r-de-r-r 。测算为S-de-r-r-r-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-ma-de-de-de-deal-deal-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-al-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-de-

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