Dokładne monitorowanie jakości wody za pomocą innowacyjnych czujników
Ekosystemy wodne są zagrożone przez rozwój cywilizacyjny, zanieczyszczenia i różnego rodzaju działalność przemysłową. Monitorowanie jakości wody ma zatem kluczowe znaczenie dla ochrony organizmów wodnych, pomagając we wczesnym rozpoznaniu problemów i umożliwiając podjęcie skutecznych działań. „Satelity zapewniają bez porównania najlepsze pokrycie obserwacją powierzchni oceanów, stref przybrzeżnych i wód śródlądowych”, mówi Stefan Simis z Plymouth Marine Laboratory w Zjednoczonym Królestwie, koordynator projektu MONOCLE. „Jednak zakłócenia atmosferyczne mogą sprawić, że wyniki te będą mniej wiarygodne. Są one trudne do przewidzenia bez wykonania obserwacji referencyjnych na badanym obszarze”. Kluczowym wyzwaniem w dostarczaniu wiarygodnych obrazów satelitarnych, na przykład w celu pokazania zakwitu glonów lub zanieczyszczeń związanych ze spływem wody z lądu, jest brak odpowiednich obserwacji in situ, z którymi można by je porównać. Ten brak danych ma charakter globalny, ale jest szczególnie widoczny w regionach rozwijających się.
Dokładne określanie koloru wody
Celem finansowanego ze środków UE projektu MONOCLE była więc poprawa monitorowania wody poprzez obniżenie kosztów czujników optycznych, aby ułatwić kalibrację danych satelitarnych. Zespół projektu dążył również do tego, by wszystkie rozwiązania oparte na czujnikach miały przystępne ceny i były dostępne dla jak najszerszego grona użytkowników. Aby to osiągnąć, opracowano wysoce autonomiczne systemy umożliwiające obniżenie kosztów utrzymania i przetwarzania danych oraz niedrogie urządzenia, które mogą być używane przez osoby bez specjalistycznej wiedzy. W tym celu wykorzystano licencje open-source i opracowano materiały szkoleniowe dla niezależnych użytkowników. W sumie powstało osiem niedrogich systemów czujników, a także powiązane z nimi usługi w zakresie danych. Wśród nich są trzy referencyjne systemy radiometryczne, kamery obrazujące instalowane na dronach klasy konsumenckiej oraz narzędzie do określania koloru i przejrzystości wody. Innowacje te zostały następnie przetestowane przez zespoły działające w ramach nauki obywatelskiej, co miało zapewnić ich praktyczną przydatność, a także oceniono je pod kątem specyfikacji technicznych i kosztów. „Spośród produktów demonstracyjnych, które wykonaliśmy, niektóre są już dostępne w sprzedaży”, zauważa Simis. „Dane kontaktowe dostawcy są dostępne na stronie internetowej projektu, wraz z opisem sposobów korzystania z danych generowanych przez urządzenia MONOCLE oraz możliwości rozwijania tej powiększającej się kolekcji”.
Metody integracji danych
Szczególną uwagę w projekcie MONOCLE zwrócono na przyszłe zaangażowanie naukowców amatorów do pomocy w zbieraniu i interpretacji danych. Kluczowym krokiem jest zapewnienie, by dane te mogły być zintegrowane z obserwacjami satelitarnymi i wysokiej klasy stacjami referencyjnymi, co umożliwi naukowcom poleganie na danych wysokiej jakości pochodzących z wielu źródeł. „Te metodologie – wraz z przypadkami demonstracyjnymi – podkreślają, jak duże znaczenie mają obserwacje osób niebędących ekspertami w dziedzinach, w których brakuje danych”, dodaje Simis. „Teraz, gdy technologia jest gotowa, kluczowym aspektem będzie zaangażowanie społeczności w rozwiązywanie lokalnych problemów”.
Zakres usług związanych z danymi
Uczestnicy projektu MONOCLE są przekonani, że sieci obserwacyjne in situ, takie jak te przez nich zademonstrowane – wykorzystujące zarówno autonomiczne, jak i partycypacyjne strategie obserwacji – znacznie poprawią pokrycie obserwacją środowisk wodnych i zapewnią dokładniejsze pomiary. Zespół zamierza nadal wspierać potencjał innowacyjny twórców aplikacji, doradców środowiskowych i analityków danych, jeszcze długo po zakończeniu projektu. Wynika to z faktu, że wszystkie usługi związane z danymi zostały zaprojektowane jako niewyłączne – działają w oparciu o interoperacyjne standardy danych organizacji Open Geospatial Consortium (OGC) i w większości przypadków mogą być ponownie wykorzystane. System ten pozwala programistom na połączenie z usługami w zakresie danych za pomocą narzędzi do wizualizacji i analizy danych, dostarczając interfejsy użytkownika, które mogą być w prosty sposób rozszerzane. „Rozbudowa naszej sieci czujników pomoże agencjom i służbom kosmicznym na całym świecie w kalibracji danych satelitarnych i walidacji informacji dotyczących wód o złożonych cechach optycznych”, mówi Simis. „Nauka obywatelska może również pomóc we wspieraniu agencji środowiska poprzez uzupełnienie lub przekierowanie działań z rutynowego monitorowania, szczególnie w miejscach, w których obecnie pobiera się zbyt mało próbek”.
Słowa kluczowe
MONOCLE, wodny, ekosystem, zanieczyszczenie, satelita, czujnik, jakość wody, monitorowanie wody
