ابتكار آليات جديدة لمراقبة جودة المياه بالبحيرات والأنهار

شاركت الباحثة الدكتورة شيرين علي طايع، الأستاذ المساعد بقسم الذكاء الاصطناعي، بكلية الإدارة والتكنولوجيا المهنية والحاسبات بالجامعة المصرية الروسية، في ابتكار نموذج آلي جديد يعتمد على تقنية "الذكاء الاصطناعي"؛ لمراقبة جودة مياه "الأنهار، والبحيرات" تلقائيًا وديناميكيًا من صور"الأقمار الصناعية"، "عن بُعد" لمعالجة مشكلة عدم كفاية العينات وتوفير وقت وتكلفة جمع العينات من المواقع.

أكدت الدكتورة شيرين علي طايع، أن هذا النظام يتميز بقدرته على المراقبة والتنبؤ بجودة المياه "عن بُعد" تلقائياً وديناميكياً؛ باستخدام تقنيات "الذكاء الإصطناعى"، والشبكات العصبية من خلال تحليل صور "الأقمار الصناعية"، ويعمل بكفاءة عالية في المناطق الجغرافية المتغيرة، والمواسم المختلفة، موضحةً أن النموذج يعتمد على استخدام بيانات صور "الأقمار الصناعية"، في استنباط المعاملات الضوئية وغير البصرية، وتحديد العلاقات ذات المغزى بين المعاملات البصرية وغير البصرية لرسم "خريطة بصرية" بشكل مثالي للعوامل التي تحدد جودة المياه على صور الأقمار الصناعية.

أضافت الأستاذ المساعد بقسم الذكاء الاصطناعي، أنه تم تطبيق النموذج على ثلاث مجموعات من البيانات لمناطق جغرافية مختلفة في مواسم متنوعة، باستخدام تقنيات الذكاء الاصطناعي والشبكات العصبية في تحليل صور "الأقمار الصناعية"، والتنبؤ تلقائياً وديناميكياً بجودة المياه، المجموعة الأولى من "بحيرة ناصر"، صيف "أغسطس" لعام ٢٠١٦، وتشمل بيانات هذه المجموعة خمسة قطاعات من الجنوب إلى الشمال وهي: "أبو سمبل، توشكى، المضيق، دهميت، وأسوان"، أنه تم اختيار ثلاثة مواقع لكل قطاع: الشرقي، الغربى، ومنتصف القناة الرئيسية من المياه السطحية، وقد تم دراسة 12 معياراً لجودة المياه.

أشارت الدكتورة شيرين طايع، إلى أن مجموعة البيانات الثانية لـ"بحيرة ناصر"، ربيع "إبريل" لعام  ٢٠١٦، وتحتوي على 11 قطاعاً من الجنوب إلى الشمال وهي "أركين، سارة، عدندان، أبو سمبل، توشكى، أبريم، وادى العرب، المضيق، العلاقى، جرف حسين، وكلابشة"، مشيرةً إلى أن مجموعة البيانات الثالثة لنبع خزان بن الويدان في "دولة المغرب"، ربيع "مايو" لعام ٢٠١٧ وتم دراسة خمسة معايير لجودة المياه.

لفتت الأستاذ المساعد بقسم الذكاء الاصطناعي، إلى أنه تم اختيار صور "الأقمار الصناعية"، بناءً على عدة معايير؛ منها أن تكون الصور المختارة خالية من السحابة وتم الحصول عليها فى غضون أربعة أيام على الأكثر من القياسات في الموقع، كاشفةً عن أنه تمت مقارنة النتائج التي حصلنا عليها من صور "الأقمار الصناعية"، بنتائج تحليل العينات التي تم رفعها من المواقع لتحديد جودة المياه وأظهرت النتائج التجريبية للنموذج المقترح نتائج واعدة بدقة وصلت إلى 91.6٪ للمعلمات الضوئية ودقة 89٪ للمعلمات غير البصرية للثلاث مجموعات من البيانات.

الجدير بالذكر، أنه تم نشر نتائج البحث، في ورقة بحثية بعنوان "النموذج التنبؤي الهجين لمراقبة جودة المياه على أساس بيانات صور الأقمار الصناعية  Sentinel-2 L1C" في المجلة الدولية "IEEE Access"، بالتعاون مع الدكتور محمد جوهر، أستاذ ورئيس قسم الكيمياء شعبة المياه العذبة والبحيرات بـ"المعهد الوطني لعلم المحيطات والمصايد NIOF"، والدكتور مسعود إسماعيل، والباحثة جهاد حسن بكلية الحاسبات والمعلومات "جامعة الفيوم"، والدكتور سليم السيد، والسيد أيمن البدري، والدكتورة سعاد سباعي، باحثين في NIOF بالمركز القومي لبحوث المياه المصرية بـ"وزارة الموارد المائية والري"، وساعدوا في تحليل قياسات المجال الكيميائي وتوفير البيانات الكيميائية للعينات.

الدكتورة شيرين على طايع

فريق العمل بالجامعة المصرية الروسية