Dane satelitarne zwiększają możliwości zarządzania zasobami wodnymi
Wzrost populacji, zmieniające się wzorce klimatyczne i wszechobecne zanieczyszczenia wywierają presję na zasoby wodne. W wielu regionach brakuje aktualnych, wiarygodnych i użytecznych danych do podejmowania decyzji dotyczących jakości i dostępności wody. „W ciągu ostatnich dwóch dekad gwałtownie nasiliły się ekstremalne zjawiska pogodowe, takie jak poważne susze i opady deszczu, powodując ogromne szkody w infrastrukturze” — mówi Keenan Lucas, członek projektu SWIM(odnośnik otworzy się w nowym oknie), koordynator projektu technicznego w Offshore Monitoring(odnośnik otworzy się w nowym oknie) na Cyprze. „Ponadto zbiorniki wodne są coraz bardziej zagrożone szkodliwymi zakwitami glonów, które powodują znaczne straty ekonomiczne, szczególnie w sektorze akwakultury”.
Modelowanie predykcyjne i zalecenia praktyczne
Celem projektu SWIM było wzmocnienie możliwości gospodarki wodnej za pomocą kompleksowej platformy, która nie tylko wyświetla dane, ale także zapewnia modelowanie predykcyjne, alerty w czasie rzeczywistym i praktyczne zalecenia. Aby to osiągnąć, zebrano multidyscyplinarny zespół z pięciu krajów, łączący umiejętności w zakresie obserwacji Ziemi, sprzętu Internetu rzeczy (IoT), inżynierii oprogramowania, hydrologii i lokalnego zarządzania społeczno-środowiskowego. „W projekcie zastosowano podejście oparte na fuzji danych, łączącej szerokie zdjęcia satelitarne Copernicus(odnośnik otworzy się w nowym oknie) z precyzyjnymi pomiarami naziemnymi w czasie rzeczywistym z pływających czujników IoT do monitorowania wody (WAMO)” — wyjaśnia Lucas. „Aby przetworzyć tę ogromną ilość danych, wykorzystano uczenie maszynowe do aktywnej kalibracji odczytów satelitarnych względem danych naziemnych”. Zintegrowano też system wspomagania decyzji wykorzystujący sztuczną inteligencję (AI-DSS) w celu generowania zautomatyzowanych alertów umożliwiających podejmowanie działań. Cały system został następnie przetestowany w rzeczywistych scenariuszach w Kolumbii, mówiąc dokładnie w zbiorniku La Fe (pod kątem jakości i równowagi wody) oraz w dziale wodnym Las Palmas (pod kątem ryzyka klęsk żywiołowych). „Zespół współpracował bezpośrednio z lokalnymi przedsiębiorstwami użyteczności publicznej i gminami, aby upewnić się, że platforma spełnia praktyczne potrzeby operacyjne” — dodaje Lucas.
Fuzja danych z wielu czujników
Testy pilotażowe wykazały, że koncepcja badawcza projektu SWIM sprawdza się w praktyce. Zasilana energią słoneczną boja WAMO z powodzeniem przesyłała na żywo dane o jakości wody bezpośrednio na platformę, a aplikacja Orbiter amerykańskiego partnera Rayner Software(odnośnik otworzy się w nowym oknie) wykorzystywała ogromną ilość danych zebranych przez program Copernicus. Zespół projektu wykazał również, że uczenie maszynowe może przewidywać zrzuty z rzek nawet na obszarach o bardzo ograniczonym lokalnym monitoringu. Zespół uważa, że przedsiębiorstwa użyteczności publicznej, organy regulacyjne, służby ratownicze, firmy prywatne, ubezpieczyciele i społeczności lokalne mogliby skorzystać na posiadaniu lepszych, bardziej aktualnych informacji o tym, co dzieje się w zbiorniku wodnym. Jak zauważa Lucas: „Prawdziwą siłą tego rozwiązania jest to, że łączy ono technologie, które często są od siebie oddzielone: obserwację satelitarną, wykrywanie w terenie, uczenie maszynowe i wspomaganie decyzji”.
Integracja monitoringu satelitarnego z naziemnym
Kolejne kroki obejmują przejście od mocnego prototypu do w pełni funkcjonalnej platformy. Obejmie to ukończenie walidacji w lokalizacjach pilotażowych, wzmocnienie integracji między monitorowaniem satelitarnym i naziemnym oraz udowodnienie, że podstawowe moduły systemu mogą współpracować w warunkach rzeczywistych. „Chcemy również ulepszyć funkcje reagowania kryzysowego platformy, poprawić komfort użytkowania dla różnych typów interesariuszy i ułatwić połączenie platformy SWIM z systemami monitorowania już używanymi przez przedsiębiorstwa użyteczności publicznej i władze publiczne” — mówi Keenan. „Równolegle opracowujemy mapę drogową komercjalizacji, zabezpieczamy odpowiednie ścieżki finansowania i chronimy podstawowe innowacje projektu, aby przygotować platformę do skalowania”.
