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Durata:
Sous la pression sans précédent de l’urbanisation et du changement climatique, un nombre croissant de cours d’eau à travers le monde ne parvient pas à atteindre un bon état écologique, menaçant ainsi la qualité de l’eau et l’écologie, et impactant sévèrement nos territoires. Dans ce contexte, RiverWatch vise à développer une nouvelle infrastructure de surveillance innovante pour les systèmes fluviaux, axée sur le transport des plastiques flottants, du bois flotté et des polluants en surface. Cette infrastructure s’appuiera sur les connaissances actuelles en surveillance hydrologique basée sur l’imagerie afin d’explorer des avancées inédites dans les techniques de vision par ordinateur non supervisée pour l’analyse environnementale. RiverWatch exploitera des systèmes de caméras installés sur des stations fixes ainsi que les smartphones de volontaires afin de créer un réseau dense de stations de surveillance, potentiellement le long de n’importe quel cours d’eau dans le monde. Cela permettra de surmonter les limites actuelles liées à la gestion et à la maintenance d’installations coûteuses, tout en élargissant la capacité à surveiller les milieux fluviaux. Afin de mettre en place une infrastructure solide, RiverWatch se concentrera sur le fleuve Sarno pour développer un système de surveillance dense basé sur des techniques de vision par ordinateur non supervisée de pointe.
Le fleuve Sarno, en particulier, est le plus pollué d’Europe et constitue un environnement difficile et socialement défavorisé pour l’implantation de réseaux de surveillance. Une application mobile dédiée ainsi que des algorithmes avancés d’analyse d’images seront développés pour traiter les séquences capturées par les citoyens et les caméras fixes, recueillies sur un serveur distant. Ces algorithmes permettront d’analyser l’écoulement du fleuve, d’estimer le rejet des polluants de surface et de les caractériser. Ces données seront publiées quasi en temps réel sur une plateforme web-GIS en ligne, comprenant un storymap et une base de données publique. Des données à haute fréquence, collectées en plusieurs points du réseau de drainage, faciliteront la mise en œuvre d’outils de modélisation simples pour décrire et prévoir le transport des polluants dans le bassin versant du Sarno. Les objectifs de RiverWatch seront atteints grâce à la collaboration harmonisée d’une équipe de recherche multidisciplinaire dotée d’une expérience avérée dans la surveillance environnementale par vision par ordinateur, apprentissage automatique et science participative. Le potentiel de transformation du projet devrait enrichir les outils de surveillance actuellement disponibles pour les Services hydrométriques nationaux et les agences environnementales à l’échelle mondiale, en offrant une méthode quantitative, abordable et facile à utiliser pour évaluer la pollution fluviale. Enfin, RiverWatch stimulera de nouvelles recherches sur la dynamique de la pollution dans les bassins fluviaux et sur les interactions entre le transport des polluants, le climat et les facteurs anthropiques.
Activités / Étapes du projet:
Lots de travail L’UR de l’UniTus assurera la coordination du projet, concevra et développera les initiatives de science citoyenne, collaborera au développement des algorithmes, et travaillera en étroite collaboration avec les autres UR tout au long du projet. UniBo développera l’application mobile, les algorithmes de traitement d’images et assurera la coordination du serveur distant pour le traitement des images. UniNa coordonnera la mise en place des prototypes de caméras fixes, réalisera des expériences de validation et participera au développement des algorithmes. UniStraPg collaborera à la conception des initiatives de science citoyenne et contribuera au développement de la plateforme web-GIS. Le projet sera structuré selon les lots de travail (WPs) suivants :
1. Initiatives de science citoyenne (UniTus & UniNa & UniStraPg) : Ce WP comprend la conception d’initiatives visant à impliquer des citoyens bénévoles : sélection des groupes de volontaires potentiels, préparation de matériel explicatif et présentation de l’application mobile RiverWatch. Les tâches incluent l’identification des acteurs clés comme scientifiques citoyens potentiels, l’implication des écoles et associations, la préparation de matériel et l’organisation de réunions et de présentations.
2. Installation de prototypes de caméras fixes (UniNa & UniTus) : Ce WP concerne la conception de prototypes de caméras à faible coût destinés à être installés en permanence sur des sites clés du réseau de drainage du Sarno. Les tâches incluent la sélection des sites, la conception et l’assemblage des prototypes, la coordination avec les autorités locales pour l’installation. 3. Développement de l’application mobile et des algorithmes d’analyse d’images (UniBo & UniTus & UniNa) : Ce WP comprend le développement de l’application mobile ainsi que des algorithmes et protocoles de traitement d’images pour extraire des informations hydrauliques et de pollution à partir des images. Les tâches incluent la sélection, le filtrage et, si nécessaire, l’amélioration des images, le développement et la validation de code.
4. Validation des données (UniNa & UniTus) : Ce WP consiste à mettre en place des stratégies de validation des estimations obtenues à partir d’images en les comparant aux données issues des stations à caméra fixe, et en menant des campagnes de terrain spécifiques sur des sites clés du réseau de drainage du Sarno. Les tâches incluent la collecte de données via divers systèmes de mesure, leur agrégation à différentes résolutions spatiales et temporelles, la sélection des ensembles d’images pour l’entraînement et la validation, et le développement de codes.
5. Gestion du serveur distant (UniBo & UniTus) : Ce WP consiste à définir une stratégie de gestion en temps réel des vidéos captées par les volontaires et les caméras fixes, à appliquer des algorithmes de traitement d’images et à télécharger les résultats sur la plateforme web-GIS. Les tâches comprennent la collecte des données, la garantie de la compatibilité des vidéos, l’extraction des métadonnées (provenant du GPS et de l’accéléromètre des téléphones), et le développement et l’application de codes.
6. Modélisation du transport des polluants (UniNa & UniTus) : Ce WP a pour objectif de développer un cadre de modélisation simple pour décrire et prévoir le transport des polluants dans le réseau de drainage du Sarno. Les tâches incluent la mise à l’essai et la validation des algorithmes ainsi que la sélection et l’agrégation des données.
7. Développement de la plateforme web-GIS (UniTus & UniStraPg) : Ce WP comprend la conception et le développement de la plateforme web pour la visualisation et le téléchargement des données traitées (et de certaines données brutes sélectionnées). Les tâches incluent le développement des codes, la définition d’une stratégie de communication avec le serveur distant et la mise à jour régulière du site web.
8. Diffusion et communication des résultats (UniTus, UniBo, UniNa & UniStraPg) : Ce WP prévoit la préparation d’articles scientifiques, la publication de données dans des répertoires en accès libre, la participation et l’organisation de conférences, de sessions et de numéros spéciaux, ainsi que la mise en place d’activités pédagogiques du niveau collège jusqu’aux cycles supérieurs.
9. Gestion du projet (UniTus) : Ce WP porte sur la planification régulière, la répartition claire des tâches et des responsabilités, et la gestion transparente des retards et des difficultés. Un reporting régulier et une communication étroite permettront au PI de suivre de près la qualité du projet.
Coordinateur:
Team:
Flavia TAURO (Chercheuse principale) Università degli Studi della TUSCIA
Chiara BISCARINI - Università per Stranieri di Perugia
Matteo POGGI - Università degli Studi di BOLOGNA
Salvatore MANFREDA Università degli Studi di Napoli Federico II