RESEARCH

Plastic Litter Project 2018

Drone Mapping and Satellite Testing for Marine Plastic on Aegean Sea

Plastic Litter Project 2018 #MRSG_PLP_2018

___________________________________________________________________________

Project Description (May 2018)

A test project to detect artificial plastic targets on the sea surface using UAV and satellite images technology. A scholar team consisting of university students and academic staff focusing on the tracking of plastic litter.

 

Fact Table                           

  • University of the Aegean, Department of Marine Sciences
  • Marine Remote Sensing Group
  • Area: Marine Litter
  • Date: June 2018
  • Project Size: 3 targets with plastics 10 x 10 m
  • Equipment: UAVs, dedicated cameras
  • Satellites: Sentinel-1 & 2

Project Description

Marine Litter is a global problem affecting all the oceans of the world. Millions of plastics end up in the seas affecting the marine ecosystem. Several initiatives have been planned from global players towards detection, monitoring and cleaning. State of the art techniques are needed for the detection and quantification of the marine plastics in the sea water. Unmanned Aerial Systems and satellites can be used in this direction. Already, the scientific community and space agencies are working towards the specifications of sensors detecting and quantifying marine liter.

 This project will use artificial marine litter targets to be detected form European Satellites Sentinel-1 and Sentinel-2. Also, UAV’s will be used to detect and quantify the volume of the litter on the sea surface with dedicated cameras. Inter-comparison between data from satellites and UAVs will release the advantages and disadvantages of the detecting systems.

Artificial Marine Litter Targets

Three “targets” will be created 10 x 10 m wide containing a) plastic bottles, b) plastic bags and c) fishing net. The targets’ frame will be 20 inch PVC pipe and will be covered with plastic net. The containing targets will be attached in the net. The project planning is to use 3700 plastic bottles, at least 138 plastic bags and 200 sqm fishing net. Targets will be created from undergraduate students from Department of Marine Studies / University of the Aegean. The experiment is devoted to the Word Environment Day, 5th June.

Data Acquisition

At least 3 drones will be used for mapping containing, RGB, musti-spectral and thermal cameras. Dates will be selected according to weather status and Sentinel-1 / Sentinel-2 satellites acquisition times.

Expected results

Image analysis, image processing algorithms and satellite measurements will be used to evaluate the ability of satellites to detect marine litter on the sea surface.

 

Advantage of the New Technology

This experience will prove the usefulness of UAV technology in marine sector:

  • Acquisition will be made in remote areas with difficult access,
  • Maps will be acquired at low cost and high resolution (typically a few centimeters per pixel)
  • Surface models will be generated at true scale for measuring distance, thickness and volumes
  • Features from marine litters will be observed from the most favorable point of view

https://www.facebook.com/MRSG.Aegean

https://twitter.com/UoA_mrsg

https://www.instagram.com/UoA_mrsg/

https://www.researchgate.net/project/Plastic-Litter-Project-2018-Drone-Mapping-and-Satellite-Testing-for-Marine-Plastic-on-Aegean-Sea

Παρουσίαστη του πειράματος από το SKAI.TV econews 26.6.2018

Πείραμα καταγραφής πλαστικών στο θαλάσσιο περιβάλλον του Αιγαίου από ΣμηΕΑ και προσπάθεια εντοπισμού από δορυφορικά συστήματα

Plastic Litter Project 2018 #MRSG_PLP_2018

Με επιτυχία πραγματοποιήθηκε από την Ομάδα Θαλάσσιας Τηλεπισκόπησης του Πανεπιστημίου Αιγαίου το πρωτοπόρο πείραμα εντοπισμού και την ποσοτικοποίησης πλαστικών απορριμμάτων στην επιφάνεια της θάλασσας την Πέμπτη 7 Ιουνίου 2018 στην πλαζ «Τσαμάκια» Μυτιλήνης. Στόχος του πειράματος ήταν ο εντοπισμός από απόσταση,  μεγάλων επιφανειών πλαστικών απορριμμάτων στην επιφάνεια της θάλασσας, που θα επιτρέψει  την  στοχευμένη  και αποτελεσματικότερη παρέμβαση στην απομάκρυνση τους.

Τρείς πλωτοί τεχνητοί στόχοι, 10 x 10 m  ο καθένας, περιείχαν 3600 πλαστικά μπουκάλια νερού 1.5 lt, 185 πλαστικές σακούλες μιας χρήσεως και 200 m2 δίχτυα ψαρέματος και τοποθετήθηκαν στη παράκτια περιοχή της πλάζ. Τέσσερις δορυφόροι (Sentinel-1, Sentinel-2, TeraSAR-X και WorldView-3) συνέλεξαν δεδομένα πάνω από την περιοχή του πειράματος αποτυπώνοντας τα πλαστικά με πολλούς διαφορικούς τρόπους (σε πολλαπλά μήκη κύματος και διαφορετικές χωρικές αναλύσεις).

Ταυτόχρονα, τέσσερα Συστήματα μη Επανδρωμένων Αεροσκαφών – (ΣμηΕΑ ή drones) της Ομάδα Θαλάσσιας Τηλεπισκόπησης χρησιμοποιήθηκαν για να χαρτογραφήσουν με πολύ μεγάλη ακρίβεια την θέση και την πυκνότητα των πλαστικών σε συγκεκριμένες φασματικές περιοχές (ορατού, υπέρυθρου και θερμικού). Επιπρόσθετα, αεροφωτογραφίες συλλέχθηκαν από ελαφρύ αεροσκάφος σε μέσο ύψος.

Οι στόχοι ήταν ορατοί σε όλα τα δορυφορικά δεδομένα και θα αποτελέσουν το πρωτογενές υλικό για την δημιουργία αλγορίθμων εντοπισμού από απόσταση των πλαστικών στη θάλασσα. Για την εκπόνηση του πειράματος συμμετείχαν πάνω πάνω από 30 φοιτητές του Τμήματος Επιστημών της Θάλασσας του οποίους αξίζουν πολλά συγχαρητήρια για την εθελοντικής τους προσφορά. Πειράματα σαν αυτό συνδέουν τις παρεχόμενες γνώσεις που δίνονται στους φοιτητές μας με τις διεθνείς ερευνητικές εξελίξεις στην επιστήμη σε αντικείμενα με άμεση σύνδεση με την κοινωνία.

______________________________________________________________________

Περιγραφή πειράματος (Μάιος 2018)

Το Plastic Litter Project 2018 αποτελεί ένα πείραμα εντοπισμού (τεχνητών) πλαστικών στόχων  στην επιφάνεια της θάλασσας με τη χρήση ΣμηΕΑ (drone) και δορυφορικών εικόνων. Το πείραμα διεξάγεται από ομάδα προπτυχιακών φοιτητών και ακαδημαϊκών που ασχολούνται με την παρακολούθηση πλαστικών απορριμμάτων στο θαλάσσιο περιβάλλον.

Βασικές πληροφορίες για την δράση:

  • Πανεπιστήμιο Αιγαίου, Τμήμα Επιστημών της Θάλασσας, Ομάδα θαλάσσιας Τηλεπισκόπησης (Marine Remote Sensing Group)
  • Θεματική περιοχή: Πλαστικά στο θαλάσσιο περιβάλλον
  • Ημερομηνία: Ιούνιος 2018
  • Τεχνητοί στόχοι πλαστικών: 3 στόχοι-πλατφόρμες 10 x 10 m με διαφορετικά πλαστικά
  • Εξοπλισμός: Συστήματα μη επανδρωμένων Εναέριων Αεροσκαφών (ΣμηΕΑ), εξειδικευμένες κάμερες καταγραφής σε μήκη κύματος όμοια με τα δορυφορικά δεδομένα
  • Δορυφόροι: Ευρωπαϊκοί δορυφόροι Sentinel-1 & 2

Περιγραφή του πειράματος:

Τα θαλάσσια απορρίμματα αποτελούν  ένα πρόβλημα που πλήττει όλους τους ωκεανούς. Εκατομμύρια πλαστικών καταλήγουν στις θάλασσες και επηρεάζουν με δυσμενή τρόπο τα θαλάσσια οικοσυστήματα. Διάφορες  πρωτοβουλίες έχουν πραγματοποιηθεί από φορείς για τον εντοπισμό, την παρακολούθηση και την απομάκρυνση των πλαστικών απορριμμάτων από τους υδάτινους αποδέκτες. Σύγχρονες μέθοδοι και τεχνικές απαιτούνται για τον εντοπισμός και την ποσοτικοποίηση των απορριμμάτων. Τα ΣμηΕΑ (drones) και οι δορυφόροι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για αυτό το σκοπό. Ήδη, η διεθνή επιστημονική κοινότητα και οι διαστημικές υπηρεσίες εργάζονται για τις προδιαγραφές των αισθητήρων ανίχνευσης και ποσοτικοποίησης των θαλάσσιων πλαστικών απορριμμάτων.

Στο συγκεκριμένο πείραμα, θα χρησιμοποιηθούν τεχνητοί στόχοι πλαστικών (πλατφόρμες απορριμμάτων) που θα ανιχνευθούν από τους ευρωπαϊκούς δορυφόρους Sentinel-1 και Sentinel-2. Επίσης, τα ΣμηΕΑ θα χρησιμοποιηθούν για τον εντοπισμό και την ποσοτικοποίηση του όγκου των απορριμμάτων στην επιφάνεια της θάλασσας με εξειδικευμένες κάμερες. Με την σύγκριση των δεδομένων, που θα συλλεχθούν από τους δορυφόρους και τα ΣμηΕ, θα αναδειχθούν τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των δύο μεθόδων ανίχνευσης.

Οι πλατφόρμες “στόχοι”:

Θα κατασκευαστούν τρεις "στόχοι" μεγέθους 10 x 10 m που θα περιέχουν α) πλαστικά μπουκάλια, β) πλαστικές σακούλες και γ) αλιευτικά δίχτυα. Αρχικά, θα δημιουργηθεί το πλαίσιο των στόχων με σωλήνες PVC 20 ιντσών και στη συνέχεια θα καλυφθούν με πλαστικό δίχτυ. Τα πλαστικά – στόχοι που θα περιέχονται μέσα σε κάθε πλαίσιο θα στερεοποιηθούν πάνω στο πλαστικό δίχτυ. Σύμφωνα με τον προγραμματισμό πρόκειται να χρησιμοποιηθούν γύρω στα 3700 πλαστικά μπουκάλια, τουλάχιστον 138 πλαστικές σακούλες και 200 m^2 αλιευτικού διχτυού. Οι στόχοι θα δημιουργηθούν από προπτυχιακούς φοιτητές από το Τμήμα επιστημών της Θάλασσας του Πανεπιστήμιο Αιγαίου. Το πείραμα είναι αφιερωμένο στην Παγκόσμια Ημέρα Περιβάλλοντος (5 Ιουνίου).

Μέθοδος συλλογής δεδομένων:

Για την καταγραφή των πλαστικών θα χρησιμοποιηθούν τουλάχιστον 3 ΣμηΕΑ, τα οποία θα είναι εξοπλισμένα με κάμερες στο ορατό φάσμα (RGB), πολύ-φασματικές και στο θερμικό φάσμα.  Οι ημερομηνία του πειράματος θα επιλεχθεί  ανάλογα με τις καιρικές συνθήκες και την χρονική στιγμή κάλυψης από τους δορυφόρους Sentinel-1 / Sentinel-2.

Αναμενόμενα αποτελέσματα:

Θα εξεταστεί η ικανότητα των δορυφορικών δεδομένων και των ΣμηΕΑ στον εντοπισμό των πλαστικών απορριμμάτων στην επιφάνεια της θάλασσας μέσω ανάλυσης εικόνων και αλγορίθμων επεξεργασίας εικόνας.

Πλεονέκτημα της χρήσης νέων τεχνολογιών:

Το πείραμα θα συμβάλλει στην ανάδειξη  της χρησιμότητας της τεχνολογίας των ΣμηΕΑ στη θάλασσας ως προς τη:

  • Συλλογή δεδομένων σε απομακρυσμένες και δυσπρόσιτες περιοχές,
  • Δημιουργία χαρτών με χαμηλό κόστος και υψηλή χωρική ανάλυση (μερικά εκατοστά ανά εικονοστοιχείο),
  • Δημιουργία τρισδιάστατων μοντέλων επιφανείας σε πραγματική κλίμακα για την μέτρηση αποστάσεων, πάχους και όγκου πλαστικών,
  • Παρατήρηση και καταγραφή πλαστικών απορριμμάτων από πιο την ευνοϊκή θέση.

https://www.facebook.com/MRSG.Aegean

https://twitter.com/UoA_mrsg

https://www.instagram.com/UoA_mrsg/

https://www.researchgate.net/project/Plastic-Litter-Project-2018-Drone-Mapping-and-Satellite-Testing-for-Marine-Plastic-on-Aegean-Sea