Research Article

Artificial Intelligence and Machine Learning for Environmental Monitoring and Management: A Comparative Benchmarking Analysis Using Public Datasets

Volume: 4 Number: 1 March 26, 2026
TR EN

Çevresel İzleme ve Yönetim için Yapay Zekâ ve Makine Öğrenmesi: Açık Veri Setleri Kullanılarak Karşılaştırmalı Kıyaslama Analizi

Öz

Bu çalışma, çevresel izleme ve yönetim alanında Yapay Zekâ (YZ) ve Makine Öğrenmesi (MÖ) tekniklerine yönelik yapılandırılmış bir kıyaslama ve karşılaştırmalı analiz sunmaktadır. Kamuya açık veri kümeleri ve yeniden üretilebilir modelleme iş akışları kullanılarak, hava kalitesi, su kirliliği, ormansızlaşma ve biyolojik çeşitlilik izleme dâhil olmak üzere birden fazla çevresel alanda temsili YZ modelleri eğitilmiş veya yeniden uygulanmış ve değerlendirilmiştir. Kullanılan veri kümeleri arasında Air Quality Open Dataset, AquaSat, Global Forest Watch ve iNaturalist yer almakta olup, temel çevresel alanları ele almak amacıyla birden fazla YZ modeli geliştirilmiş, eğitilmiş ve doğrulanmıştır. Hava kalitesi tahmini için Rastgele Orman (Random Forest), su kirliliği tespiti için Evrişimli Sinir Ağları (CNN), ormansızlaşma izleme için Uzun Kısa Süreli Bellek (LSTM) ağları ve yaban hayatı tür tanımlaması için Destek Vektör Makineleri (SVM) kullanılmıştır. Model performansı; doğruluk (accuracy), kesinlik (precision), duyarlılık (recall), Ortalama Mutlak Hata (MAE), Kök Ortalama Kare Hatası (RMSE) ve belirleme katsayısı (R²) metrikleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, YZ tabanlı yöntemlerin geleneksel izleme yaklaşımlarına kıyasla anlamlı derecede üstün performans gösterdiğini ortaya koymuş; su kirliliği tespitinde %95,1’e, hava kalitesi tahmininde ise %92,4’e varan doğruluk oranlarına ulaşılmış ve alanlar genelinde doğruluk artışlarının %17,7 ile %23 arasında değiştiği belirlenmiştir. PM2.5 tahmininde Gradyan Artırma (Gradient Boosting) yöntemi %93,2 doğruluk (R² = 0,92) elde ederken, YOLOv5 modeli yasa dışı ağaç kesimi tespitinde %94 algılama oranına ulaşmıştır. Çevresel etki değerlendirmeleri, YZ entegrasyonu sonrasında önemli iyileşmeler olduğunu göstermiş; yasa dışı ağaç kesiminde %41,7 azalma ve su kirliliği olaylarında %44,2 düşüş kaydedilmiştir. Dağıtım analizleri, üç yıllık süreçte %175’e varan Yatırım Getirisi (ROI) ve izleme görevleri genelinde %68 ile %73 arasında değişen zaman tasarrufları ile yüksek maliyet etkinliğine işaret etmiştir. Bu bulgular, YZ ve MÖ’nün yalnızca öngörü doğruluğunu artırmakla kalmayıp aynı zamanda somut çevresel ve ekonomik faydalar sağladığını ortaya koymakta ve sürdürülebilir çevresel yönetişim için temel araçlar olarak taşıdıkları potansiyeli vurgulamaktadır.

Anahtar Kelimeler

References

  1. Akeem, A., & Akintola, A. (2024). AI-driven monitoring systems for bioremediation: Real-time data analysis and predictive modelling. World Journal of Advanced Research and Reviews, 24(1), 3099. https://doi.org/10.30574/wjarr.2024.24.1.3099
  2. Alotaibi, E., & Nassif, N. (2024). Artificial intelligence in environmental monitoring: In-depth analysis. Discover Artificial Intelligence, 1(1), 198–201. https://doi.org/10.1007/s44163-024-00198-1
  3. Alqahtani, O., & Kshirsagar, P. R. (2024). An IoT-based framework for prediction of environment quality using artificial intelligence. Journal of Advanced Technological Systems, 5(2), 102–110. https://doi.org/10.1109/atsip62566.2024.10639027
  4. Martyszunis, A., Loga, M., & Przeździecki, K. (2024). Using machine learning for the assessment of ecological status of unmonitored waters in Poland. Dental Science Reports, 12(3), 215–220. https://doi.org/10.1038/s41598-024-74511-4
  5. Patoucha, A., & Γαρείου, Ζ. (2024). The role of artificial intelligence in environmental sustainability. E3S Web of Conferences, 58(1), 1011. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202458511011
  6. Asif, R., Paul, A., Rahman, M. S., Bin Al Islam, S. M. A., Parson, P., & Karmakar, S. (2024). Artificial Intelligence (AI) for environmental sustainability: A concise review of technology innovations in energy, transportation, biodiversity, and water management. Journal of Technology Innovations in Energy, 3(2), 953–960. https://doi.org/10.56556/jtie.v3i2.953
  7. Anifowose, B., & Anifowose, F. (2024). Artificial intelligence and machine learning in environmental impact prediction for soil pollution management – Case for EIA process. Environmental Advances, 15(3), 100554. https://doi.org/10.1016/j.envadv.2024.100554
  8. Chuchu, S. K., Chinnem, R. M., Kumar, B. S., Lavanya, N. S. P., & Banerjee, D. (2024). Novel deep learning approaches to environmental management with sustainability. International Journal of Computer Science, 62(3), 932–939. https://doi.org/10.1109/ic3se62002.2024.10593298

Details

Primary Language

English

Subjects

Environmental Engineering (Other)

Journal Section

Research Article

Publication Date

March 26, 2026

Submission Date

May 11, 2025

Acceptance Date

February 13, 2026

Published in Issue

Year 1970 Volume: 4 Number: 1

IEEE
[1]D. D. Olodu, F. Inegbedion, and A. Erameh, “Artificial Intelligence and Machine Learning for Environmental Monitoring and Management: A Comparative Benchmarking Analysis Using Public Datasets”, IJONFEST, vol. 4, no. 1, pp. 15–26, Mar. 2026, doi: 10.61150/ijonfest.2026040102.