水の観察と情報システム:アフリカにおける統合水資源管理のための地球観測データの使用を可能にします

水観測情報システム(WOIS)地球観測(EO)データを使用して、費用対効果の高い方法で水資源を評価し、インベントリ、監視のためのオープンソースのソフトウェアツールです。WOISが主な目標水資源のモニタリングのためのアフリカの地球観測能力をサポートするためにある欧州宇宙機関(ESA)とのTIGERイニシアチブの主要な構成要素であるTIGER-NETプロジェクトの下で開発されました。TIGER-NETは、アフリカの当局に、関連するキャパシティ・ビルディングで、無料で強力なソフトウェアパッケージの提供を通じて、国境を越えた流域レベルに流域から衛星ベースの評価と水資源の監視をサポートすることを目指しています。

システム説明

WOISは、空間データベース、EOデータを抽出して処理するための施設、および意思決定支援などの水文モデリングやGIS-埋め込まれた可視化および分析ツールを目指した統合的なツールやモデルからなる多目的システムとして見ることができます。WOISは、フロントエンドグラフィカルユーザインタフェース(GUI)として機能QGIS、中心に設計されています。QGISは、その明確かつアクセス可能GUI、強力な開発コミュニティ、Pythonのプラグインや地理空間データ抽象化ライブラリを使用して、主要なGISデータ形式との相互運用性の高いレベルを通じて追加機能を実装の容易性(に、中央の統合プラットフォームとして選ばれましたGDAL / OGR)ライブラリ。

また、以前SEXTANTEとして知られていた統合処理ツールボックスは、容易にQGISに様々なアプリケーションからジオプロセシングアルゴリズムを組み込む能力をもたらします。これは、アルゴリズムの広い範囲、例えばGRASSのGISまたはオルフェオツールボックスなどの外部アプリケーションからインポートQGIS、他のいくつかのネイティブの共同リポジトリとして機能します。ESAのBEAM、NEST及びセンチネル-1 ToolboxソフトウェアからアルゴリズムのとSWATベースの水文モデルを設定し、実行するためのサポートはWOISの開発中Processing Toolboxのに追加されました。ツールボックスは、カスタムRおよびPythonスクリプトを簡単に組み込むことが可能になります。処理Toolboxアルゴリズムの入力と出力は、レンダリングや地図作成、データI / OのQGIS能力で評価できます。

処理ツールボックスの重要な利点は、シームレスにデータ処理および分析のための別のアルゴリズムプロバイダからの機能を使用する能力です。これは、自動処理のモデルを作成し、TIGER-NETプロジェクトで開発されたQGISプラグインを通じて、順次ウィザードベースの処理チェーンに異なるプロバイダからアルゴリズムを組み合わせるために使用することができます。この機能は、水資源管理の中EOデータ分析に関連する共通だが複雑なタスクを実行するための(説明書付き)標準化されたワークフローのライブラリーを作成するために使用されました。

The WOIS graphical user interface

埋め込まれたワークフローライブラリ(中心)を含むWOISグラフィカル・ユーザ・インターフェース、およびウィザードベースの処理ワークフロー(右)

アフリカにおける統合的水資源管理をサポートするためのWOISの運用や実用化がテーマと情報製品の広い範囲をカバーし、ユーザー固有のデモンストレーション例シリーズを経て実証されています。これらを含める:湖の水質を、洪水の監視; 土地の劣化と土地被覆特性評価。水域マッピングおよび水文モデリング。デモの例は、いくつかの段階があります。まず、カスタマイズされたエンドツーエンドの処理のワークフローは、要求された製品やアプリケーション用に開発されています。これらのワークフローは、その後、ユーザーの要求に応じて重要な領域と時間の期間にわたって、製品の導出のために使用されています。最終工程において、ワークフロー(すなわち、それらの安定性/性能と使いやすさ)、ならびに製品の成果は、ユーザーとの緊密な対話で評価されています。

Sentinel-1 flood monitoring of Caprivi flood plain, Namibia.

Sentinel-1 flood monitoring of Caprivi flood plain, Namibia.

結論

WOISの開発は水管理と統合された水を高める上で、システムの実際の影響を実証するために、機能がユーザ指定の場合を介して、設計、開発、評価されてきたユーザ主導と共同開発モデルの成功例を表します。資源管理計画。WOISはすでにだけでなく、研究や人道組織で、主要なアフリカの河川流域当局、いくつかのアフリカの省庁に実装されています。したがって、新機能や機能改善のための継続的なユーザー要件に起因し、一般的なソフトウェア、アルゴリズムと方法の拡張機能に対応して開発していきます。

特定の焦点は、WOISにESAのSentinelツールボックスを統合し、専用の生産ワークフローを開発することによって、新しいセンチネル衛星システムの処理能力の支援と実施を確実にすることであろう。(2015年4月の後半に起因する)WOISの次のリリースは、すでにセンチネル-1ツールボックスやなど洪水の監視のために、この新しいレーダーデータセットを利用したワークフローの数、水ボディマッピング、これはfully-にWOISを向けるだろうが組み込まれてます運用監視システム。このライセンスフリー、強力かつ拡張システムの提供を通じて、および継続的な能力開発や研修活動を通じて、プロジェクトは、アフリカの他の国と地域に及び越えて延長、すなわちロールアウトのための基盤を構築するために繁栄します。

リファレンス

  • Bauer-Gottwein, P., Jensen, I. H., Guzinski, R., Bredtoft, G. K. T., Hansen, S., & Michailovsky, C. I. (2015). Operational river discharge forecasting in poorly gauged basins: the Kavango River basin case study. Hydrology and Earth System Sciences, 19(3), 1469-1485.
  • Guzinski, R.; Kass, S.; Huber, S.; Bauer-Gottwein, P.; Jensen, I.H.; Naeimi, V.; Doubkova, M.; Walli, A.; Tottrup, C. Enabling the Use of Earth Observation Data for Integrated Water Resource Management in Africa with the Water Observation and Information System. Remote Sens. 2014, 6, 7819-7839.
  • Walli, A., Tottrup, C., Naeimi, V., Bauer-Gottwein, P., Bila, M., Mufeti, P., Tumbulto, J.W., Rajah, C., Moloele, L.S. & Koetz, B. “TIGER-NET—Enabling an earth observation capacity for integrated water resource management in Africa,” presented at the ESA Living Planet Symp., Edinburgh, U.K., Sep. 11–13, 2013.