HydroColor: Water Quality App
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Sobre este app
HydroColor é um aplicativo de qualidade da água que utiliza a câmera digital de um smartphone para determinar a refletância de corpos d'água naturais. Usando essas informações, o HydroColor pode estimar a turbidez da água (0-80 NTU), a concentração de material particulado em suspensão (SPM) (g/m^3) e o coeficiente de retroespalhamento no vermelho (1/m). IMPORTANTE: HydroColor requer o uso de um cartão cinza de 18% para fotógrafos como referência. Os cartões cinza estão amplamente disponíveis em lojas de fotografia e online. Visite o site de suporte para obter mais informações sobre cartões cinza.
HydroColor possui uma interface fácil de usar que orienta os usuários através da coleção de três imagens: uma imagem de cartão cinza, uma imagem do céu e uma imagem da água. Para garantir os melhores resultados, o HydroColor utiliza o GPS, o giroscópio e a bússola do dispositivo para auxiliar os usuários na coleta dessas imagens. Após a coleta das imagens, elas podem ser analisadas imediatamente. Na análise das imagens, o HydroColor calcula a refletância do corpo hídrico nos canais de cores RGB da câmera. Em seguida, utiliza os valores de refletância para determinar a turbidez da água em NTU (unidades nefelométricas de turbidez).
Os dados são salvos instantaneamente e podem ser acessados novamente via HydroColor ou baixados para um computador a partir da pasta de dados do HydroColor. O arquivo de texto contém informações adicionais sobre a medição, incluindo: latitude, longitude, data, hora, zênite solar, azimute solar, rumo do telefone, inclinação do telefone, valores de exposição, refletância RGB e turbidez.
Como funciona:
HydroColor utiliza a câmera como um simples sensor de luz (fotômetro). A intensidade relativa da luz pode ser medida normalizando os valores dos pixels da câmera pela exposição. Portanto, os três canais de cores da câmera (RGB: Vermelho, Verde, Azul) fornecem uma medida da intensidade da luz em três regiões do espectro visível.
A intensidade da luz medida na imagem da água é corrigida para a reflexão do céu na superfície (usando a imagem do céu). A imagem corrigida da água fornece a intensidade e a cor da luz que emana da água. Isso é normalizado pela iluminação ambiente usando a imagem do cartão cinza. O produto final é uma medida quase independente da iluminação da refletância da água, conhecida como refletância de sensoriamento remoto. Na oceanografia, os satélites são usados para calcular o mesmo produto (refletância de sensoriamento remoto) do espaço.
A refletância está diretamente relacionada à quantidade e tipo de partículas suspensas na água. Um aumento na turvação (ou seja, sedimentos suspensos) causará maior dispersão da luz e aumentará a refletância geral da água. Partículas contendo pigmentos, como o fitoplâncton (algas), absorvem luz em regiões específicas do espectro visível. Assim, partículas contendo pigmento podem ser detectadas comparando a refletância relativa nos canais RGB.
O método que o HydroColor usa para medir a refletância foi publicado na revista especializada Sensors e está disponível gratuitamente online (nota: o HydroColor foi atualizado para usar dados RAW do sensor da câmera desde esta publicação):
Leeuw, T.; Boss, E. O aplicativo HydroColor: medições acima da água de refletância e turbidez por sensoriamento remoto usando uma câmera de smartphone. Sensores 2018, 18, 256. https://doi.org/10.3390/s18010256.
HydroColor possui uma interface fácil de usar que orienta os usuários através da coleção de três imagens: uma imagem de cartão cinza, uma imagem do céu e uma imagem da água. Para garantir os melhores resultados, o HydroColor utiliza o GPS, o giroscópio e a bússola do dispositivo para auxiliar os usuários na coleta dessas imagens. Após a coleta das imagens, elas podem ser analisadas imediatamente. Na análise das imagens, o HydroColor calcula a refletância do corpo hídrico nos canais de cores RGB da câmera. Em seguida, utiliza os valores de refletância para determinar a turbidez da água em NTU (unidades nefelométricas de turbidez).
Os dados são salvos instantaneamente e podem ser acessados novamente via HydroColor ou baixados para um computador a partir da pasta de dados do HydroColor. O arquivo de texto contém informações adicionais sobre a medição, incluindo: latitude, longitude, data, hora, zênite solar, azimute solar, rumo do telefone, inclinação do telefone, valores de exposição, refletância RGB e turbidez.
Como funciona:
HydroColor utiliza a câmera como um simples sensor de luz (fotômetro). A intensidade relativa da luz pode ser medida normalizando os valores dos pixels da câmera pela exposição. Portanto, os três canais de cores da câmera (RGB: Vermelho, Verde, Azul) fornecem uma medida da intensidade da luz em três regiões do espectro visível.
A intensidade da luz medida na imagem da água é corrigida para a reflexão do céu na superfície (usando a imagem do céu). A imagem corrigida da água fornece a intensidade e a cor da luz que emana da água. Isso é normalizado pela iluminação ambiente usando a imagem do cartão cinza. O produto final é uma medida quase independente da iluminação da refletância da água, conhecida como refletância de sensoriamento remoto. Na oceanografia, os satélites são usados para calcular o mesmo produto (refletância de sensoriamento remoto) do espaço.
A refletância está diretamente relacionada à quantidade e tipo de partículas suspensas na água. Um aumento na turvação (ou seja, sedimentos suspensos) causará maior dispersão da luz e aumentará a refletância geral da água. Partículas contendo pigmentos, como o fitoplâncton (algas), absorvem luz em regiões específicas do espectro visível. Assim, partículas contendo pigmento podem ser detectadas comparando a refletância relativa nos canais RGB.
O método que o HydroColor usa para medir a refletância foi publicado na revista especializada Sensors e está disponível gratuitamente online (nota: o HydroColor foi atualizado para usar dados RAW do sensor da câmera desde esta publicação):
Leeuw, T.; Boss, E. O aplicativo HydroColor: medições acima da água de refletância e turbidez por sensoriamento remoto usando uma câmera de smartphone. Sensores 2018, 18, 256. https://doi.org/10.3390/s18010256.
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O que há de novo
1. Minor change to turbidity calculation to match Leeuw and Boss, 2018
2. Fixed back button behavior on welcome screen
2. Fixed back button behavior on welcome screen