Research Article

DENİZ TAŞIMACILIĞI KAYNAKLI EMİSYONLARIN BELİRLENMESİNDE UZAKTAN ALGILAMA YAKLAŞIMI

Volume: 2 Number: 1 June 30, 2025
EN TR

DENİZ TAŞIMACILIĞI KAYNAKLI EMİSYONLARIN BELİRLENMESİNDE UZAKTAN ALGILAMA YAKLAŞIMI

Abstract

Aşırı hava olaylarının görülme sıklığının artması ve iklim değişikliğinin önemli nedenlerinden birinin ulaştırma kaynaklı emisyonlar olduğu bilinmektedir. Emisyonların tahmini için ulaştırma hareketliliğinin izlenmesi gerekli olup, uzaktan algılama veri ve yöntemleri; sürekliliği geniş kapsama alanı ve ilgili diğer veriler ile bütünleştirilme kolaylığı nedeniyle öne çıkmaktadır. Bu çalışmada deniz taşımacılığı kaynaklı emisyonların tahmin edilmesi için bölgesel ölçekte gemi hareketlerinin derin öğrenme algoritmalarından YOLOX ile tespit edilmesi amaçlanmıştır. Sentinel-2 verisi ulaştırma hareketliliğinin izlenmesinde ve emisyon tahmininde yardımcı bir veri kaynağıdır. Bu sebeple, kara-deniz, çevre ve iklim izleme verileri araştırmacılara ücretsiz sunulmakta olduğu Avrupa Uzay Ajansı Copernicus programının bir parçası olan Sentinel-2 RGB görüntülerinden yeni bir veri seti oluşturulmuş olup, bu veri seti gemilerin otomatik çıkarımında kullanılmıştır. Veri çeşitliliği, model eğitiminde ve modelin genelleme yeteneğini artırmada önemli bir parametredir. Veri çeşitliliğini sağlamak ve modelin öğrenme kapasitesini artırmak için dünyanın farklı konteyner limanlarından alınan Sentinel-2 görüntüleri bir araya getirilmiş ve çeşitli ön işlem adımlarından geçirilmiştir. İlk kez 2021 yılında kullanıcılara tanıtılan YOLOX algoritması farklı büyüklükteki nesneleri tespit edebilme kapasitesine sahip bir algoritma olup, bu yönü ile önceki diğer YOLO mimarilerinden ayrılmaktadır. Bu sebeple, bu çalışma özelinde YOLOX algoritması tercih edilmiştir. Tespit doğruluğunu artırmak amacıyla, her bir standart YOLOX modeli (YOLOX-s-m-l-x) ayrı oturumlarda, hiperparametreler üzerinde değişiklik yapılmadan eğitilmiştir ve aralarından en yüksek metrik değerlere ulaşan YOLOX-l modeli ile gemiler tespit edilmiştir. Model ortalama kesinlik, ortalama duyarlılık ve F1 puanı sırasıyla %56.39, %65.45 ve %60.48 bulunmuştur. Gemi çıkarımları, Rotterdam limanında 2023 yılı deniz taşımacılığı kaynaklı karbonmonoksit (CO) emisyonlarının tahmininde kullanılmıştır ve sonuç olarak emisyon miktarı 148,504-ton olarak öngörülmüştür.

Keywords

Supporting Institution

The Council of Higher Education (YÖK)

Thanks

The research presented in this article is part of the doctoral dissertation conducted by the first author (Cemre Fazilet Aldoğan) within the Geographical Information Technologies (GIT) program of the Informatics Applications Department at the Informatics Institute, Istanbul Technical University (ITU). This doctoral study was supported by the 100/2000 PhD Scholarship provided by the Council of Higher Education (YÖK) of Türkiye. We would like to express our sincere gratitude to the Council for their support.

References

  1. Alamoush, A. S., Ölçer, A. I. & Ballini, F. (2022). Ports’ role in shipping decarbonisation: A common port incentive scheme for shipping greenhouse gas emissions reduction. In Cleaner Logistics and Supply Chain (Vol. 3). Elsevier Ltd. https://doi.org/10.1016/j.clscn.2021.100021
  2. Balasundram, A., Shaik, A., Banga, J. K. & Singh, A. K. (2024). U-Net inspired deep neural network-based smoke plume detection in satellite images. In Computers, Materials & Continua, 79(1), 779-799. https://doi.org/10.32604/cmc.2024.048362
  3. Christodoulou, A. & Cullinane, K. (2024). The prospects for, and implications of, emissions trading in shipping. Maritime Economics and Logistics, 26(1), 168–184. https://doi.org/10.1057/s41278-023-00261-1
  4. Couture, H. D., Alvara, M., Freeman, J., Davitt, A., Koenig, H., Rouzbeh Kargar, A., O’Connor, J., Söldner-Rembold, I., Ferreira, A., Jeyaratnam, J., Lewis, J., McCormick, C., Nakano, T., Dalisay, C., Lewis, C., Volpato, G., Gray, M. & McCormick, G. (2024). Estimating Carbon Dioxide Emissions from Power Plant Water Vapor Plumes Using Satellite Imagery and Machine Learning. Remote Sensing, 16(7). https://doi.org/10.3390/rs16071290
  5. Deniz, C. & Durmuşoǧlu, Y. (2008). Estimating shipping emissions in the region of the Sea of Marmara, Turkey. Science of the Total Environment, 390(1), 255–261. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2007.09.033
  6. Drusch, M., del Bello, U., Carlier, S., Colin, O., Fernandez, V., Gascon, F., Hoersch, B., Isola, C., Laberinti, P., Martimort, P., Meygret, A., Spoto, F., Sy, O., Marchese, F. & Bargellini, P. (2012). Sentinel-2: ESA’s Optical High-Resolution Mission for GMES Operational Services. Remote Sensing of Environment, 120, 25–36. https://doi.org/10.1016/j.rse.2011.11.026
  7. Er, M. J., Zhang, Y., Chen, J. & Gao, W. (2023). Ship detection with deep learning: a survey. Artificial Intelligence Review, 56(10), 11825–11865. https://doi.org/10.1007/s10462-023-10455-x
  8. Everingham, M., van Gool, L., Williams, C. K. I., Winn, J. & Zisserman, A. (2010). The pascal visual object classes (VOC) challenge. International Journal of Computer Vision, 88(2), 303–338. https://doi.org/10.1007/s11263-009-0275-4

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Air Pollution Processes and Air Quality Measurement

Journal Section

Research Article

Publication Date

June 30, 2025

Submission Date

April 15, 2025

Acceptance Date

June 24, 2025

Published in Issue

Year 2025 Volume: 2 Number: 1

APA
Aldoğan, C. F., & Demirel, H. (2025). DENİZ TAŞIMACILIĞI KAYNAKLI EMİSYONLARIN BELİRLENMESİNDE UZAKTAN ALGILAMA YAKLAŞIMI. Atmosfer Ve İklim Dergisi, 2(1), 28-36. https://izlik.org/JA56YH76NZ
AMA
1.Aldoğan CF, Demirel H. DENİZ TAŞIMACILIĞI KAYNAKLI EMİSYONLARIN BELİRLENMESİNDE UZAKTAN ALGILAMA YAKLAŞIMI. JAC. 2025;2(1):28-36. https://izlik.org/JA56YH76NZ
Chicago
Aldoğan, Cemre Fazilet, and Hande Demirel. 2025. “DENİZ TAŞIMACILIĞI KAYNAKLI EMİSYONLARIN BELİRLENMESİNDE UZAKTAN ALGILAMA YAKLAŞIMI”. Atmosfer Ve İklim Dergisi 2 (1): 28-36. https://izlik.org/JA56YH76NZ.
EndNote
Aldoğan CF, Demirel H (June 1, 2025) DENİZ TAŞIMACILIĞI KAYNAKLI EMİSYONLARIN BELİRLENMESİNDE UZAKTAN ALGILAMA YAKLAŞIMI. Atmosfer ve İklim Dergisi 2 1 28–36.
IEEE
[1]C. F. Aldoğan and H. Demirel, “DENİZ TAŞIMACILIĞI KAYNAKLI EMİSYONLARIN BELİRLENMESİNDE UZAKTAN ALGILAMA YAKLAŞIMI”, JAC, vol. 2, no. 1, pp. 28–36, June 2025, [Online]. Available: https://izlik.org/JA56YH76NZ
ISNAD
Aldoğan, Cemre Fazilet - Demirel, Hande. “DENİZ TAŞIMACILIĞI KAYNAKLI EMİSYONLARIN BELİRLENMESİNDE UZAKTAN ALGILAMA YAKLAŞIMI”. Atmosfer ve İklim Dergisi 2/1 (June 1, 2025): 28-36. https://izlik.org/JA56YH76NZ.
JAMA
1.Aldoğan CF, Demirel H. DENİZ TAŞIMACILIĞI KAYNAKLI EMİSYONLARIN BELİRLENMESİNDE UZAKTAN ALGILAMA YAKLAŞIMI. JAC. 2025;2:28–36.
MLA
Aldoğan, Cemre Fazilet, and Hande Demirel. “DENİZ TAŞIMACILIĞI KAYNAKLI EMİSYONLARIN BELİRLENMESİNDE UZAKTAN ALGILAMA YAKLAŞIMI”. Atmosfer Ve İklim Dergisi, vol. 2, no. 1, June 2025, pp. 28-36, https://izlik.org/JA56YH76NZ.
Vancouver
1.Cemre Fazilet Aldoğan, Hande Demirel. DENİZ TAŞIMACILIĞI KAYNAKLI EMİSYONLARIN BELİRLENMESİNDE UZAKTAN ALGILAMA YAKLAŞIMI. JAC [Internet]. 2025 Jun. 1;2(1):28-36. Available from: https://izlik.org/JA56YH76NZ

Journal of Atmosphere and Climate (ATİK)

This work is licensed under Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International