Dùng trí tuệ nhân tạo phòng, chống trượt lở đất

Các nhà khoa học đã xây dựng thành công hệ thống dự báo có khả năng kết nối với dữ liệu vệ tinh, trạm điện thoại, phát ra cảnh báo nguy cơ trượt lở đất.

Bản đồ phân vùng dự báo nguy cơ trượt lở đất.

Cảnh báo kịp thời

Các nhà khoa học thuộc Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội vừa thực hiện đề tài “Tích hợp trí tuệ nhân tạo và các công nghệ giám sát Trái đất trong nghiên cứu tai biến trượt lở đất ở vùng núi phía Bắc Việt Nam”. Thông qua đó, đề tài đã xây dựng thành công hệ thống dự báo có khả năng kết nối với dữ liệu vệ tinh, trạm điện thoại và phát ra cảnh báo nguy cơ trượt lở đất đến người dân.

Tai biến trượt lở đất gây thiệt hại không nhỏ về người và tài sản. Vùng núi phía Bắc Việt Nam là điểm nóng về trượt lở đất. Theo báo cáo Điều tra, đánh giá và phân vùng cảnh báo nguy cơ trượt lở đất đá ở các vùng miền núi Việt Nam, 4 tỉnh có nguy cơ trượt lở đất cao nhất khu vực phía Bắc là Điện Biên, Lào Cai, Sơn La và Yên Bái. Trong đó, Điện Biên có 673 điểm, Lào Cai có 534 điểm. Đặc biệt, Yên Bái và Sơn La là 2 tỉnh có trên 1.000 điểm trượt.

Theo kết quả nghiên cứu tính đến cấp huyện, hai huyện có số điểm trượt lở lớn nhất đều nằm trên địa bàn tỉnh Yên Bái là Mù Cang Chải (287 điểm) và Văn Yên (299 điểm). Các điểm trượt lở tập trung chủ yếu ở những tuyến đường giao thông, khu vực mỏ, các công trình thủy điện và khu vực dân sinh, từ tháng 6 đến tháng 10.

Thông qua việc sử dụng các thuật toán trí tuệ nhân tạo, các nhà nghiên cứu và chuyên gia có thể phát hiện và phân tích các đặc điểm địa hình, biến đổi đất và dấu hiệu tiềm ẩn nguy cơ trượt lở đất.

Bên cạnh đó, ứng dụng điện thoại thông minh kết hợp sự tham gia đóng góp của cộng đồng sẽ tích hợp thành mạng lưới các tầng quan sát, hỗ trợ thu thập và góp phần xây dựng bộ dữ liệu đầu vào trong công tác nghiên cứu tai biến nói chung và trượt lở nói riêng.

Thực hiện đề tài nêu trên, nhóm nghiên cứu hướng đến mục tiêu xây dựng mô hình trí tuệ nhân tạo nâng cao độ tin cậy trong nhận diện, giám sát tai biến trượt lở đất, với sự hợp tác của Trung tâm GEOlab (Đại học Polimi - Ý) - Trung tâm nghiên cứu mạnh có nhiều chuyên gia trong các lĩnh vực trắc địa, địa chất, môi trường, kiến trúc và kỹ thuật xây dựng, KH&CN hàng không vũ trụ, địa tin học…

Để giám sát và nhận diện sớm nguy cơ trượt lở đất, nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương pháp CNN (Mạng nơ ron tích chập) và phương pháp PSInSAR tập trung thu nhận những điểm tán xạ mạnh, ổn định từ các địa vật.

Các điểm tán xạ liên tục được thu nhận, cung cấp các giá trị pha nhất quán trong khoảng thời gian thu nhận. Các pha của các cặp ảnh ổn định theo thời gian và không thể hiện sự suy giảm, cho phép quan sát và theo dõi lâu dài sự dịch chuyển.

Hệ thống cảnh báo trượt lở đất 4 cấp độ

Đối với việc phân tích hình ảnh, nhóm nghiên cứu sử dụng thiết bị bay không người lái UAV. Ưu thế của thiết bị này là thu thập dữ liệu không gian có độ phân giải cao ở các thời điểm khác nhau, giúp theo dõi sự dịch chuyển và thay đổi trên bề mặt.

Cụ thể nhóm nghiên cứu đã sử dụng thiết bị UAV để chụp ảnh các tuyến quốc lộ trên địa bàn từ xã Kim Nọi đến xã Lao Chải, huyện Mù Cang Chải và xã An Bình đến xã Lâm Giang, huyện Văn Yên trên một dải khoảng 85 km.

Các khu vực có nguy cơ trượt lở đất, đá sẽ hiển thị màu sắc, hình dạng, kích thước có nguy cơ. Phương pháp này có độ chính xác cao hơn các phương pháp truyền thống như mô hình hóa bề mặt (DEM), mô hình kỹ thuật số bề mặt (DSM)…

Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu đã lựa chọn phương pháp thống kê để tìm ngưỡng mưa kích hoạt trượt lở cho khu vực nghiên cứu (đây là phương pháp phù hợp nhất với dữ liệu hiện có của nhóm nghiên cứu).

Dữ liệu mưa cung cấp cho hệ thống và tính ngưỡng mưa gồm có: Dữ liệu mưa từ trạm đo tại 3 trạm ở Mù Cang Chải và 3 trạm ở Văn Yên, dữ liệu được cập nhật gần thời gian thực, liên tục vào hệ thống; Dữ liệu mưa vệ tinh (GPM - Global Precipitation Measurement Mission) miễn phí có độ phân giải tốt và tần suất 30 phút/lần; Dữ liệu mưa từ mô hình GFS (Hệ thống Dự báo toàn cầu) cung cấp dữ liệu dự báo mưa, đang được sử dụng trong các hệ thống cảnh báo của Tổng cục Phòng chống Thiên tai và Tổng cục Khí tượng Thủy văn.

Từ các phương pháp về công nghệ trên, nhóm nghiên cứu đã xây dựng thành công hệ thống cảnh báo trượt lở đất tại khu vực huyện Văn Yên và Mù Cang Chải ở tỷ lệ bản đồ 1:50.000. Đặc biệt, hệ thống cảnh báo này đã tích hợp mô hình trí tuệ nhân tạo với dữ liệu viễn thám, dữ liệu mưa từ các trạm. Hệ thống cảnh báo được chia làm 4 cấp độ: Ít nguy cơ; nguy cơ trung bình; nguy cơ cao; nguy cơ rất cao.

Hệ thống cảnh báo trượt lở đất của nhóm nghiên cứu vừa đưa ra các cấp độ cảnh báo, vừa đề xuất các giải pháp kỹ thuật như chống nguy cơ trượt lở, tránh tác động gây áp lực lên sườn dốc và những phương án di dời khi có điều kiện bất thường về mưa lũ.

Kết quả của đề tài góp phần bổ sung kiến thức thực tiễn vào việc đào tạo và giảng dạy các môn học liên quan đến dữ liệu lớn, khai phá dữ liệu, trí tuệ nhân tạo, tai biến địa chất; cảnh báo trượt lở; lập quy hoạch và kế hoạch cho các ngành môi trường, địa chất, quản lý đất đai…

Theo Báo Giáo dục & Thời đại

(https://giaoducthoidai.vn/dung-tri-tue-nhan-tao-phong-chong-truot-lo-dat-post674348.html)