深度解析：爱尔兰3172公里海岸线深陷塑料污染危机，无人机图像检测平台能否成为破解之道？
塑料污染，这个人人看得见却鲜有人知道如何有效应对的难题，正困扰着我们的海岸线。我从小在沃特福德郡特拉莫尔的海滩边长大，塑料碎片——瓶子、渔具碎片、食品包装——早已成为海岸线的一部分。
联合国数据显示，每年有1900万至2300万吨塑料最终流入湖泊、河流和海洋。这对生态系统造成了巨大影响，污染环境、破坏动物栖息地。社区团体在清理海滩方面付出了巨大努力，但他们本质上是在“盲目”行动——猜测塑料堆积的地方，错过热点区域，反复清理同一片区域，而问题严重的地方可能无人问津。
多年后，我在利默里克大学从事海洋机器人研究时，开始开发工具来支持海洋清理工作，帮助社区找到我们海岸线上的塑料污染。问题似乎很直接：我们能否用无人机精确地向人们展示塑料的位置？能否把寻找海滩上散落的塑料并清理它变成一件让人乐在其中的事——换句话说，就是“游戏化”？我们还能在以往无人机用途的基础上进一步拓展，例如追踪野火或识别沉船。
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来自RTÉ档案，Dermot Mullane为RTÉ新闻报道：特拉莫尔如何成为爱尔兰第一个使用最先进沙滩清洁器解决垃圾问题的城镇（1974年）
构建技术
在利默里克大学机器人和智能系统中心，我的团队将无人机空中监控工作与机器学习算法相结合，绘制出塑料垃圾的分布图，并配合一款免费移动应用程序，为志愿者提供精确的GPS坐标，实现针对性清理。
技术挑战比表面看起来复杂得多。训练计算机视觉模型从30米高度检测瓶盖，同时将其与海藻、浮木、贝壳和风化岩石等类似物体区分开，需要大量的实地测试和检测系统的精度验证。
开发过程并非一帆风顺。早期版本的算法在阴影处理上表现不佳，还会把浮木误判为塑料瓶。我们花了数月时间，通过在克莱尔郡和戈尔韦郡的海滩上反复试验来完善系统。如今，该系统能识别出小至1厘米的塑料。我们在爱尔兰海岸线进行了数百次试飞，涵盖不同的环境条件——不同光照、潮汐状态、天气模式——构建了一个强大的训练数据集。
无人机如何检测垃圾
爱尔兰的塑料问题
爱尔兰拥有3172公里海岸线，人均海岸线长度居欧洲之首，但正面临日益严重的危机。看看海洋研究所的工作，就能明白这项研究的紧迫性。
2018年的一项研究发现，爱尔兰水域73%的深海鱼类摄入过塑料颗粒。据报道，超过250种物种——包括海鸟、鱼类、海龟和哺乳动物——都曾摄入大型塑料物品。成本不仅限于伤害野生动物，经济影响也可能非常显著。
我们的无人机调查显示，受洋流和河口影响，某些海岸段的塑料堆积率是周边地区的5到10倍。如果没有系统性的监测，这些热点区域就会一直得不到治理。
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来自RTÉ广播1台，Evelyn O’Rourke报道“清洁海岸”活动
让技术触手可及
塑料检测平台接受来自任何来源的无人机图像，例如普通人自行飞行的无人机。处理过程仅需标准笔记本电脑软件。用户上传视频，就能收到显示塑料位置的GPS坐标。这款免费移动应用在iOS和安卓上均可使用，将这些位置显示为交互式地图。
社区团体、学校和个人可以查看附近的塑料污染并找到它们，从而节省大量时间。该技术已在爱尔兰五个社区团体中测试，结果积极，平均每次10分钟无人机飞行发现30个塑料垃圾，具体数量因地点而异。
通过欧盟资助的BluePoint项目——该项目致力于解决欧洲海岸线的塑料污染——我们已向爱尔兰和欧洲的合作伙伴（包括郡议会和环境组织）分发了30多架无人机。该技术已在克莱尔郡的Spanish Point等地部署，当地Tidy Towns团体（捡拾垃圾的志愿者）被评为2024年“清洁海岸社区团体”联合冠军。
来自YouTube频道Propelor BIC：在沃特福德郡特拉莫尔海岸组织的捡垃圾活动
更广泛的废弃物故事
这是欧洲应对塑料污染更广泛努力的一部分。运动用品零售商迪卡侬等合作伙伴正在探索如何将回收的海滩塑料转化为新的消费品——运动器材、纺织品和零部件。
挑战不仅仅在于收集。海滩塑料带着沙子和盐分，类型和等级混杂。我们正在进行的研究旨在描述爱尔兰海岸线上实际发现的塑料特征，为制造商提供数据，以设计适当的分类和回收流程。
开源软件平台和无人机技术已在9个国家投入使用，吸引了2000多人参与。试点项目正在法国、西班牙、葡萄牙、巴西和英国开展。
来自试点的社区反馈极为积极。团体报告称，无人机提供的GPS坐标彻底改变了清理工作。一个参与其中的Tidy Towns团体表示，志愿者现在直接前往标记位置。
团体还报告参与者人数增加，游戏化元素吸引了家庭和那些原本可能不会自愿参与的人。此外，我们迄今为止收集的数据正被地方当局用来了解垃圾模式，并为废物管理和海岸保护相关的政策决策提供信息。
本文最初由《对话》杂志发表。
