Kelompok 1, Tugas Besar Deep Learning, Kasus 38

Temukan tumpahan minyak dari citra satelit radar, lalu rencanakan responsnya.

Lima model Machine Learning & Deep Learning membaca citra Sentinel-1 SAR, menggambar poligon area tercemar, memperkirakan arah & laju penyebarannya, dan menghitung panjang oil boom yang dibutuhkan. Semua berjalan di browser.

0,867Dice test terbaik
91%Recall area minyak
5Model ML & DL
0 serverInferensi di browser
Foto udara: dua kapal menarik oil boom berbentuk V ke arah kapal penampung di tengah lapisan minyak, Teluk Meksiko 2010
Respons tumpahan Deepwater Horizon, Teluk Meksiko, 28 April 2010: dua kapal menarik oil boom untuk mengumpulkan minyak (jejak cokelat kemerahan) ke kapal penampung. Foto: PO2 Prentice Danner, U.S. Coast Guard (domain publik, via Wikimedia Commons).
Langkah 1: deteksi

Demo interaktif

memuat model…
Area terdeteksi + poligon
Citra SAR asli
Peta probabilitas
Area terdeteksi
-
Waktu inferensi
-

Daftar slick (poligon per tumpahan)

Pilih sampel untuk mulai.

⚠ Alat bantu screening, bukan pengganti analis. Area gelap alami (angin lemah, lapisan biogenik) dapat terdeteksi sebagai minyak. Model dilatih pada Sentinel-1A (Teluk Persia).

Langkah 2: respons HSSE

Simulasi arah & laju penyebaran

Skenario what-if

Poligon hasil deteksi di atas digerakkan dengan aturan drift 3% kecepatan angin + 100% arus permukaan dan diperluas dengan persamaan penyebaran Fay. Hasilnya: ke mana slick bergerak, seberapa cepat melebar, dan berapa panjang oil boom (rangkaian pelampung penahan) yang perlu disiapkan saat tim tiba.

+0 jam
posisi pada jam terpilihposisi awal jejak +⅓, +⅔, +1 horizonoil boom saat tim tiba
Rumus & batasan simulasi
  • Drift: vslick = 0,03 · vangin + varus (aturan praktis yang juga dipakai model trajektori seperti NOAA GNOME). Arah angin memakai konvensi meteorologi (arah asal angin).
  • Penyebaran: Fay (1971) rezim gravitasi-viskos: A(t) = π·k₂²·(Δ·g·V²/√ν)1/3·t1/2, k₂ = 1,45, Δ = (ρair − ρminyak)/ρair. Umur slick saat terdeteksi dihitung balik dari luas terdeteksi, lalu luas diproyeksikan ke depan.
  • Difusi turbulen: ΔA = 8πK·t (patch Gaussian, radius 2σ, σ² = 2Kt), dengan K dari hukum skala Okubo (1971): K = 0,0103·L1,15 cm²/s, L = diameter ekuivalen slick. Untuk slick tipis yang sudah melebar, pelebaran berikutnya lebih banyak disebabkan turbulensi permukaan daripada gaya gravitasi.
  • Volume: luas terdeteksi × ketebalan menurut kode penampakan Bonn Agreement (dipilih pengguna, karena SAR tidak mengukur ketebalan).
  • Oil boom: 1,3 × keliling convex hull slick prediksi saat tim tiba (kelonggaran untuk tambatan & lekukan). Boom penahan umumnya mulai bocor bila arus relatif > 0,7 knot.
  • Batasan: tidak memodelkan penguapan, emulsifikasi, garis pantai, variasi angin/arus dalam waktu, maupun turbulensi. Dataset SOS tidak memiliki koordinat & waktu akuisisi sehingga simulasi tidak bisa divalidasi terhadap kejadian nyata. Gunakan sebagai gambaran awal, lalu perbarui dengan data cuaca/oseanografi dan citra berikutnya.
Langkah 3: nilai bisnis

Efisiensi biaya & manajemen risiko

Semua angka default = asumsi ilustratif, silakan ubah

Asumsi pemantauan per bulan

Dengan computer vision

Citra Sentinel-1 gratis (Copernicus open data). Inferensi berjalan di browser sehingga biaya komputasinya praktis nol.

Hasil perbandingan

CV tidak menghapus patroli sepenuhnya: sortie konfirmasi tetap dibutuhkan untuk verifikasi, pengambilan sampel, dan respons. Yang berkurang adalah sortie pencarian rutin.

Register risiko HSSE (L × S, skala 1–5)

Matriks risiko 5 × 5

nsebelumnsesudah CV
  • Eliminasi paparan: pencarian slick dipindah dari lapangan ke analisis citra (hierarki pengendalian tertinggi).
  • Pengendalian teknis: alarm otomatis + poligon & estimasi boom mempercepat keputusan.
  • Administratif: verifikasi analis untuk setiap alarm, sortie konfirmasi hanya bila perlu.
  • Risiko baru (salah deteksi) dicatat dan dikendalikan, bukan diabaikan.
Evaluasi

Performa model: Machine Learning vs Deep Learning

839 citra test Sentinel-1 · threshold dipilih di validation
ModelDiceIoUPrecisionRecallDice PALSAR*Ukuran webCPU 1 thread

*Uji lintas sensor: model hanya dilatih dengan Sentinel-1, lalu diuji pada 776 citra ALOS PALSAR. Latency diukur di CPU Colab (ONNX Runtime, batch 1).

Dice test Sentinel-1

Alur

Cara kerja

01

Citra satelit

Sentinel-1 SAR memotret laut siang-malam dan menembus awan. Minyak tampak gelap karena meredam riak gelombang.

02

Segmentasi ML / DL

Random Forest & LightGBM memakai 13 fitur tekstur buatan; U-Net & DeepLabV3+ belajar fitur sendiri.

03

Poligon & luas

Mask diubah jadi poligon per slick: luas, keliling, dan GeoJSON siap dipakai di GIS.

04

Simulasi & boom

Proyeksi drift & penyebaran memberi arah gerak dan kebutuhan oil boom untuk tim HSSE.

Tim

Tim CAYMAN

Kelompok 1 · S1 Sains Data