TerraMA2 - una plataforma operativa de código abierto a los

Transcripción

TerraMA2 - una plataforma operativa de código abierto a los
peligros ambientales
TerraMA² - an operational open-source plataform to monitor
warnings of environmental risks
TerraMA2 - uma plataforma operacional de código aberto
para alerta de riscos ambientais
Workshop on the Use of Space Science and
Technology for the Prevention of and
Response to Disasters in Mesoamerica
19th – 22 th November 2013, Tuxtla Gutiérrez,
México
Eymar S.S. Lopes
¿Qué podríamos haber hecho
estos eventos naturales ?
Vale do Itajaí, SC, noviembre de 2008
Región de la Costa
Blumenau
Este desastre afectó a alrededor de 60 ciudades y más de 1,5 millones
de personas, con 133 muertes, 22 desaparecidos y más de 78.000
personas obligadas a abandonar sus hogares..
Santa Catarina
Nov. 2008
Predicciones Eta 20 km - 150 mm en 3 días
Santa Catarina
Nov. 2008
Precipitação real no dia previsto
Santa Catarina
Nov. 2008
Angra dos Reis - Fin de Año 2009-2010
63 muertes en el estado
de Rio de Janeiro
21 muertes en Morro da
Carioca y 32 muertes en
Playa de Bananal
01/03/2010 00:00:00
01/02/2010 16:00:00
01/02/2010 08:00:00
01/02/2010 00:00:00
01/01/2010 16:00:00
01/01/2010 08:00:00
01/01/2010 00:00:00
12/31/2009 16:00:00
12/31/2009 08:00:00
12/31/2009 00:00:00
12/30/2009 16:00:00
12/30/2009 08:00:00
12/30/2009 00:00:00
12/29/2009 16:00:00
12/29/2009 08:00:00
12/29/2009 00:00:00
12/28/2009 16:00:00
80
12/28/2009 08:00:00
100
12/28/2009 00:00:00
120
12/27/2009 16:00:00
140
12/27/2009 08:00:00
12/27/2009 00:00:00
Pluviómetro de la central nuclear de Angra dos Reis
200
180
160
173 mm de lluvia acumulada
100
140
en 24 horas
Chuva Horária
31/12/2009 – 8:00
01/01/2009
9:00
16:00
Chuva Acum.24h
60
40
20
0
FUENTE: Eletronuclear
Pronóstico de precipitación para el día 01/JAN/2010 - modelo Eta-20 kilometros
Pronóstico 24 horas de antelación.
Las áreas rojas: la precipitación> 100 mm / día
Alagoas (AL) y Pernambuco (PE) – Junio 2010
AL y PE – 37 e 20 muertes
AL y PE – 28 e 67
municipios afectados
AL e PE – 15 e 12
calamidad
0°S
Las precipitaciones estimadas por el
GOES
17/06/2010 (21:45 Horas) – 50 mm
10°S
600
550
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
100 km
20°S
50°W
42°W
34°W
Las precipitaciones estimadas por TRMM
(48 Horas) 17-18/06/2010 -> (600 mm)
Predicciones Eta 10 km 12UTC, 17 JUNHO 2010
T+48h
Recife
T+24h
Maceió
¿Cuál es el TerraMA2 plataforma ?
TerraMA2 es un producto de software, un sistema
computacional en base a una arquitectura de
servicios, abierto, que proporciona la infraestructura
tecnológica necesaria para el desarrollo de los
sistemas operativos para el monitoreo de alertas de
riesgo ambientales.
If (... ? ) then ...
13
Desafíos en 2007
-
Desarrollar un producto que ...
Integración de diferentes fuentes de datos
-
-
Los datos a diferentes escalas y resoluciones.
Los datos en diferentes zonas horarias.
Los datos de observación y las predicciones del modelo.
Tecnología nacional abierta tipo "caja blanca".
-
-
Ausencia de soluciones similares en el mercado.
Producto escalable
El acceso a los datos públicos como "bien
público“
Programable para cualquier evento extremo
¿Qué pueden ser monitoreados ?
Alguns exemplos são:
cualidad el aire, cualidad del agua, epidemias,
gaseoductos, represas de deshechos en área de
minería,
sismicos,
incendios
forestales,
movimientos de masa tipo deslizamientos y flujo de
detritos, inundaciones, sequías, interrupciones en la
transmisión y distribución de energía por las
descargas eléctricas, movimientos de las mareas
con las resacas en las regiones portuarias, entre
otros.
15
El diseño de la plataforma.
Objeto Monitoreado
Mapas vectoriales,
Mapas de riesgo o
Mapas de vulnerabilidades
ambientales
• Defensa Civil
• Salud Pública
• Control Ambiental
Datos Ambientales
Datos dinámicos
(Meteorología,
Hidrológico
atmosférico
Geo-técnico ... )
• Distribuidores, ...
Monitoreo remoto de
objetos e in situ
Análisis previo
de las
Predicciones
y
Observaciones
de los
extremos
Integración
de datos
Análisis
modelo x
if x
Bases
geográficas
adicionales
Datos Adicionales
16
return 2
them
return 3
endif
Alertas
U
s
u
a
r
i
o
s
Acciones
Historia
17
Version 1 – 11/07/2008
Dificultades operacionales.
Version 2 – 24/07/2009
Mejoras
Noticias
Facilidades operacionales
• Version 3 – 18/07/2012
TerraOGC
TerraME
Actores
•
Administrador de la plataforma
•
•
•
Especialista
•
•
•
Control de base de datos
Control de servicios
Definición de los datos estáticos y
dinámicos utilizados
Definición de los modelos de análisis
Usuario Final
•
Consultas de Analysis y recibir las
alertas
TerraMA2
Plataforma de Monitoramento, Análise e Alerta
Administrador de la plataforma
–
Instalación y configuración de la plataforma
Técnicos de TI (administradores de redes y bases de datos)
Ajusta la configuración de los servicios a realizar
–
19
Dirección, el puerto y el lugar del archivo de registro, etc ..
TerraMA2
Especialista
–
Operadores de la plataforma
20
Organizaciones que monitorean la posibilidad de condiciones
ambientales extremas.
Opera os módulos de administração e configuração, além do
aplicativo TerraView
TerraMA2
Usuario Final
–
Clientes dos Alertas
21
Los agentes responsables de la ejecución de prevención y
mitigación de desastres.
Recibe alertas en módulo de visualización web, notificaciones
por correo electrónico de y boletines.
Arquitectura Base
22
Solución adoptada
Base de datos de operaciones espaciales geográfica y
soporte través de TerraLib
www.dpi.inpe.br/terralib
Extensibilidad de los modelos de análisis mediante el uso de
lenguaje de programación Lua
www.lua.org
Basada en SOA (Service-Oriented Architecture), que dispone
lo siguiente: :
Adquisición de datos geo-ambientales
Gestión de mapas
Análisis de los datos
Notificación de alertas
Animación
www.service-architecture.com
Plataforma para el desarrollo de modelos espacialmente
dinámicas
www.terrame.org
23
Los datos para trabajar con la plataforma TERRAMA2
Datos necesarios para funcionar
–
–
–
24
Datos ambientales dinámicos: son aquellos que informan sobre
la condición de las variables adquiridas en intervalos de tiempo pre
determinados.
Objeto Monitoreado – son los objetos (áreas) que serán
monitoreadas y las alertas emitidas desde el cruce con los datos
ambientales. Cada objeto puede tener la información (atributos) de
las condiciones previas para la ocurrencia de algunos ambientes
extremos. La actualización del objeto se debe realizar cada vez
que se cambia una condición previa o cuando el modelo de análisis
se actualiza.
Datos adicionales - otras informaciones que se cruzó con los
objetos (áreas) monitorizados para identificar elementos
geográficos vulnerables de estos objetos en situaciones de alerta
(por ejemplo, un extracto de una tubería cruza una ciudad).
También puede utilizarse para superponer los mapas en la
aplicación web..
- Datos ambientales dinámicos
3 tipos posibles
Cuadrículas numéricas
multidimensionales
(BIN, TIFF, ASCII)
Datos PCD
(puntos fijos)
(ASCII)
Datos ocurrencias
(eventos)
(PROARCO ASCII)
25
Cuadrículas numéricas multidimensionales
TIFF, ASCII)
Observación
- Hidroestimador
- Rayos
- Radar meteorológico
Previsión
- Los modelos numéricos
del tiempo
26
(BIN,
Datos PCD
(ASCII)
- PCDs
- Sondas
- Boyas
- Estaciones
27
Datos ocurrencias
(PROARCO ASCII)
- Focos de incendios
- Focos de la enfermedad
- Seísmos (terremotos)
- Descargas eléctricas
- Ocurrencias generales
28
Pré-processamentos e Filtros
Cuadrículas numéricas
multidimensionales
(BIN, TIFF, ASCII)
Datos PCD - (puntos fijos)
(ASCII)
Datos ocurrencias
(PROARCO ASCII)
29
Necesidad de acceso en tiempo real a los datos
brutos
JPEG pública
Datos de los usuarios en general sin capacidad de procesamiento
Cuadrícula numérica
disponible para FTP
Datos a los usuarios TerraMA2 con
capacidad de procesamiento
Dónde obtener datos ambientales dinámica ?
Centro de Previsão de Tempo
e Estudos Climáticos – INPE
http://www.cptec.inpe.br/
Divisão de Satélites e
Sistemas Ambientais - INPE
http://sigma.cptec.inpe.br/prec_sat/
Sistema Integrado de Dados
Ambientais
http://sinda.crn2.inpe.br/PCD/
31
Datos dinámicos disponibles
Centro de
Previsão de
Tempo e
Estudos
Climáticos CPTEC
32
http://www.cptec.inpe.br/
Productos
CPTEC
Previsiones
IP: ftp1.cptec
ftp1.cptec..inpe.
inpe.br
user:: anonymous
user
pasta :
modelos/io/tempo/regional/
eta 5km
eta 10km
eta 15km
eta esamble
formato bin
33
Productos
DSA
Observación
Satélite
IP:
server-ftpdsa.cptec.inpe.br
user: serrmar
senha: 08.235sm
08.235sm
pasta : /hidro
formato bin
34
http://sigma.cptec.inpe.br/prec_sat/
Productos
DSA
Observación
Radar
São Roque
IP:
serverftpdsa.cptec.inpe.br
user: serrmar
user:
senha: 08.235sm
08.235sm
pasta : /radar_SR
/radar_SR
formato bin
35
Productos
SINDA
Observación
PCD
IP: 200.137.4.175
user:: ddpi
user
senha: mtv.0789
pasta : /pcd
/pcd
formato txt
36
http://sinda.crn2.inpe.br/PCD/
Otras fuentes de datos ambientales dinámicos
IPMET – Instituto de Pesquisas Meteorológicas
http://www.ipmet.unesp.br/
37
Otras fuentes de datos ambientales dinámicos
ANA - http://hidroweb.ana.gov.br/
MMA - http://mapas.mma.gov.br/i3geo/wscliente.htm
–
38
Mapas em WMS e WFS
Otros más ...
Objeto Monitoreado
Datos estáticos (por ejemplo, los mapas de riesgo)
Mapa de polígonos con atributos
Atributos disponibles para
su uso en las reglas de
análisis
Entró en la base de datos con
Datos Adicionales
Mapas vectoriales – ríos, carreteras, oleoductos, áreas
ocupadas, etc.
- Puede ser usado solamente para la visualización de la aplicación web
- Es intersección espacial con el objeto supervisado
–
40
Datos Adicionales
Mapas raster (imágenes ou cuadrículas)
–
–
Se puede utilizar como imágenes de fondo en la
aplicación web
Se puede utilizar como cuadrículas estáticas en los
análisis (por ejemplo, la pendiente grid).
CBERS-2 CCD, Minas Gerais, Brazil
Brasilia: HRC + CCD
–
41
Tipos de Análisis
1)
Basado en
Objetos
Monitoreados
2)
Basado em la
Grid
3) Basado em
PCD
4) Basado en
TerraME
Módulo de configuración
Análisis Basado en Objetos Monitoreados
Selecciona un objeto con atributos
predefinidos
Selecciona los datos ambientales
dinámicos definidos anteriormente
en la pestaña de Datos
Ambientales, el resultado de un
análisis basado en la grid…
…. o el resultado de
interpolaciones de PCD.
Selecciona los datos adicionales que
se ve con el análisis actual…
43
…. o que se cruzan con objeto
monitoreados
Módulo de configuración - Análisis
(Desarrollo del Modelo)
Usando el lenguaje de programación LUA + operadores espaciales
TerraLib
Atributos del objeto monitoreado
Operadores LUA:
Aritmética: + - * / ^
Relacional: == ~= < > <= >=
Lógico: and or not
Matemáticos : math.abs math.acos
math.asin math.atan ….
Condicional : if… for…
Operadores TerraLib:
–
Zonal: maximo minimo media conta_amostras
Histórico: soma_historico_grid
Grid: amostra
Operadores PN : maximo_pn media_pn
etc
–
Operadores influencia de PCD
–
–
–
44
Niveles de alerta
return 4
return 3
return 2
return 1
Operadores con cuadrículas numéricas simples
Observación
(actual)
Sintaxe:
media('_Nome_da_cuadricula_')
OBSERVAÇÃO
(historia)
45
Sintaxe:
taxa_media_historico_grid('_Nome_da_grade_', _Numero_de_horas_)
Operadores con cuadrículas numéricas multidimensionales
PRONÓSTICO
Sintaxe:
46
maximo_pn ('_Nome_da_grade_', _Numero_de_horas_)
Operadores de punto fijo (PCD)
47
Operadores de ocurrencias
48
Módulo de Configuração
Análisis Basado em la Grid
Nome da grade de saída que
poderá com ter uma máscara
em seu nome para armazenar
cada análise realizada.
Seleciona-se planos previamente
definidos na aba de dados
ambientais, grades estáticas,
resultado de uma análise baseada
em modelo ….
….ou resultado de interpolações.
Planos de Entrada e Saída podem ter
resoluções diferentes.
49
Análise baseada em modelos com resoluções diferentes
 Ra

c cos 2 β [ 1 − Min 
, 1 r ] tan φ
 T sin β 
FS =
sin β
+
Grade 5 x 5 km
Grade 40 x 40 m
• Fator de segurança
criado a cada dado de
previsão....
50
=
Análise de PCD
Nome da fonte de dados que
contém as PCD´s.
Vista onde será criada o plano de
alerta
Seleção de símbolos utilizados nos
alertas
Atributos da PCD
51
e
Funções TerraLib.
Análises TerraME
Nome do espaço celular que é
preenchido automaticamente.
Seleciona-se planos previamente
definidos na aba de dados
ambientais, grades estáticas,
resultado de uma análise baseada
em modelo ….
….ou resultado de interpolações.
Editar operações de preenchimento de
células.
Atributos do espaço celular
52
e
Funções TerraME.
Modelos Dinâmicos Espaciais no TerraME
Propagação de Queimadas
Fonte: (Almeida et al, 2008)
Modelos Hidrológicos
Fonte: (Carneiro, 2006)
53
Modelos LUCC
Fonte: (Carneiro, 2006)
Ejemplo de integración de datos
¿Qué nivel de alerta teniendo en cuenta que llovió 45 mm en
6 horas y todavía más lluvia se predice 20 mm en 4 horas ?
Precipitaciones vía satélite – Hidroestimador
- Imágenes GOES cada 15 min.
- Valores em mm/hora (resolución 4 x 4 km)
Previsión del modelo – ETA Model
- Rodado 2 x /dia (0 h e 12 h)
- Precipitación estimada por modelos matemáticos
- Valores em mm/hora (resolución 5 x 5 km)
54
local var1 = prec_historico_grid(‘hidro', 6)
local var2 = maximo_pn(‘eta5km', 4)
local var3 = var1 + var2
55
?
Exemplo 4
56
?
Exemplo 4
57
?
Exemplo 4
Las mejoras en la notificación enviada por correo
electrónico y SMS
58
Notificación simplificada y completa
Ejemplo de la notificación enviada por correo electrónico
Alerta Simplificado
59
Ejemplo de la notificación enviada por correo electrónico
Alerta Completo
60
Nueva aplicación WEB
Datos Hidrometeorológicos - animación
Metadados de análises
Información de Objetos Monitoreados
Registro de eventos de los objetos monitoreados
Histograma de alertas
Principales novedades de la nueva versión
-
Módulo de memoria caché (para optimizar el análisis temporal)
Crear historial de datos de PCD y ocurrencias.
Almacenamiento y procesamiento de la raster fuera del banco.
Conservar sólo en el último grid (raster) creado por TerraMA2
Realizar reglas para archivar automáticamente.
Horario fijo para la ejecución de la adquisición y análisis de datos.
Poner en práctica el estándar SLD (Styled Capa Descriptor).
Exportar datos disponibles en la aplicación Web (KML, SHAPEFILE, GeoTIFF, JPEG, TXT).
Realizar modelos ambientales en otro lenguaje de programación,
como R, Fortran o Redes Neuronales Artificiales.
Servir y acceder a las plataformas de análisis TerraMA2 (siguiendo
el ejemplo)
Entre otras…
CIADEN´s nas REDEC com SEDE
CIADEN na SEDE (mosaico de análises
distribuídas)
Curso de Formación y Capacitación
Programa de Formación Avanzada en
Geotecnologías
Parceria entre SELPER Capítulo Brasil e DPI
www.selperbrasil.org.br/cursos/
PLATAFORMA DE MONITORAMENTO AMBIENTAL TerraMA2
AGENDA 2014
• 19 a 23 de Mayo – INPE São José dos Campos
• 22 a 26 de Septiembre – INPE São José dos Campos
40 horas
1 semana
Site : www.dpi.inpe.br/terrama2
Site : Opciones de descarga
Capacitación
Roteiro passo a passo
Evento de Angra dos Reis reveillon 2009-2010
Morro da Carioca (21 mortos) e
Praia do Bananal (32 mortos),
local max_prec = prec_media_historico_grid('hidro', 24) or 0
local prev24h = media_pn('eta_5km', 4)
if max_prec == nil then
max_prec = 0
end
if prev24h == nil then
prev24h = 0
end
local chuvaTotal = max_prec + prev24h
if chuvaTotal == nil or chuvaTotal < 30 then
return 0
elseif chuvaTotal < 50 then
return 1
return 2
return 3
else
return 4
end
Asistencia general
Lista de correo
[email protected]
Modelos de Apoyo - Ejemplos
Soporte
http://geoconnectpeople.org/group/terrama2
Algunos usuarios
-
CIADEN (Cabrália Paulista – SP ETC Paula Souza)
DEFESA CIVIL
BAURU - SP
79
Algunos usuarios
-
TBG (Transportadora Brasileira Gasoduto BoliviaBrasil S.A.)
80
Alertas que poderiam ter ajudado...
Bauru , 30 de Novembro, 18:00 h
Algunos usuarios
-
GEODESASTRES-SUL (Núcleo de Pesquisa e
Aplicação de Geotecnologias em Desastres Naturais
e Eventos Extremos)
81
Algunos usuarios
82
- Prefeitura de Caraguatatuba – Monitorar
deslizamentos de terra
- Prefeitura de Campinas – Sismaden instalado na IMA
– prestadora de serviços para prefeitura.
- Prefeitura de São Paulo – Defesa Civil estadual e
municipal – Sismaden instalado e em testes.
- Mendoza – Argentina – Contingencias Climáticas –
Monitoramento de Granizo por Radar.
- Projeto de Monitoramento e Previsão de Alerta de
Desastres para Ação de Defesa Civil da Amazônia
Legal – SUDAM / UFPA
- CEMA e Defesa Civil do Acre/Rio Grande do Sul
Perspectivas
•
•
•
83
Projeto com ABRADEE – setor elétrico – DPI / ELAT /
CPTEC monitorar áreas de atuação das distribuidoras.
Projeto com Vale – monitorar bacias de rejeito de
mineração.
Projeto PROARCO – modernização e melhorias dos
serviços
Eymar Lopes
84
Muchas gracias
Very Thanks
Muito Obrigado

TerraMA2 - una plataforma operativa de código abierto a los

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