Europäische Wasserqualität aus dem Weltraum überwachen
Europa ist reich an Seen und offenen Oberflächengewässern, die uns frisches Trinkwasser bieten. Die Überwachung der Wasserqualität kann sich als mühsam und zeitaufwendig herausstellen, aber fortgeschrittene Technologie bietet Wasserversorgungsunternehmen eine Möglichkeit, offene Oberflächengewässer aus der Ferne zu kontrollieren. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts WQeMS nutzten die Forschenden das Copernicus-Satellitenprogramm der EU, um einen neuen modularen und anpassungsfähigen operativen Notfallüberwachungsdienst für die Wasserqualität zu entwickeln. WQeMS kann zur Überwachung von Hochwasserereignissen, zur Warnung vor sich schnell entwickelnden Phänomenen wie schädlichen Algenblüten, Schlammeinbrüchen, Öl- oder sonstigen Verschmutzungen und zur Unterstützung einer nachhaltigen Wasserbewirtschaftung im Hinblick auf die Erreichung der von der EU festgelegten Ziele eingesetzt werden. „Während des Projekts wurde ein kontinuierlicher und iterativer Co-Design- und Co-Creation-Ansatz mit Wasserversorgern und relevanten Regierungsbehörden verfolgt“, erklärt Ioannis Manakos, Hauptforscher für Fernerkundung am Zentrum für Forschung und Technologie Hellas.
Das europäische Satellitennetz nutzen
Die Elemente des WQeMS-Dienstes stützen sich auf häufig erfasste weltraumgestützte Copernicus-Daten von den Sentinel-1- und 2-Satelliten. Das Team konsultierte zum Projektstart zunächst die Endnutzenden. Die Schätzung der Wasserqualitätsmerkmale begann mithilfe bestehender Algorithmen und Software, die vom privaten Sektor und von Forschungseinrichtungen eingesetzt werden. Diese wurden dann durch zahlreiche Experimente und Iterationen projektintern weiter verbessert, wobei die neuesten Entwicklungen im Bereich der Datengewinnung aus dem Weltraum, von luftgestützten und In-situ-Sensoren und der Analyse eingesetzt wurden, während das System zur Wissensgenerierung an die spezifischen Bedürfnisse der Nutzenden angepasst wurde.
Feldversuche sowie eine neue Plattform
Eine neue Software wurde erstellt. Diese wurde dann in fünf Gebieten in ganz Europa unter realen Bedingungen erprobt, um das Konzept und die Effizienz des Systems nachzuweisen. „Weitere drei Bereiche wurden im letzten Projektjahr eingeführt, um die Kapazität, Glaubwürdigkeit und Übertragbarkeit der Dienstleistungselemente zu demonstrieren und zu überprüfen“, fügt Manakos hinzu. Es wurden die neuesten semantischen Standards und Informatikinstrumente angewandt, wobei europäische Infrastrukturen wie DIAS genutzt wurden, um diese neue modulare, anpassungsfähige und leicht zu verwendende operative Plattform zu schaffen. Die WQeMS-Plattform kann mehrere Dienste und Produkte für eine Reihe bestehender Entscheidungsunterstützungssysteme bereitstellen, entweder für eine Maschine oder einen Menschen, entsprechend den Marktnormen und innerhalb eines wettbewerbsfähigen Zeit- und Kostenrahmens. Es ist vollständig anpassungsfähig und die Dienstelemente können auf Wunsch der Nutzenden angepasst werden. Wasserversorgungsunternehmen können über die WQeMS-Online-Plattform auf einfache Weise selbsterklärende Pfade beschreiten, um ihre Anfragen, einschließlich spezifischer Daten, Warnsysteme, Visualisierungen und maßgeschneiderter Berichte, zu stellen. Sie können Informationen über eine spezifische App bereitstellen und abrufen. „Die Nutzenden können auch von den bereichsspezifischen nutzungsspezifischen kostenlosen Diensten zum Online-Kapazitätsaufbau, Leitlinien und Unterstützung profitieren“, bemerkt Manakos.
Ein schon in Betrieb befindliches System
Das Projektteam erarbeitete eine Reihe wichtiger Ergebnisse, darunter mehrere neue technologische Verbesserungen, die den internationalen Anforderungen und der EU-Politik in vollem Umfang entsprechen und interoperabel sind, sowie eine höhere Effizienz bei der Überwachung und beim Kapazitätsaufbau für die Nutzenden. Dazu gehört auch die Fähigkeit, grenzüberschreitend zu agieren und schwer zugängliche oder ungleichmäßig geformte offene Oberflächengewässer zu überwachen. Der Dienst ist in ganz Europa voll einsatzfähig und die Kommerzialisierung ist auf Nachhaltigkeit ausgerichtet. Auf dem Gebiet der Forschung gibt es bereits laufende Aktivitäten, die zugrundeliegenden Arbeitsabläufe zu optimieren. Die neuesten Entwicklungen wurden in Fachzeitschriften veröffentlicht. „Wir sind dankbar für die Unterstützung über den „Horizon Results Booster““, sagt Manakos.
Schlüsselbegriffe
WQeMS, Wasser, Überwachung, Weltraum, Satellit, Trinkwasser, Hochwasser, Überschwemmung
