Cities At Night: Georreferenciación de imágenes nocturnas tomadas desde la ISS, para estudios de consumo energético y contaminación lumínica
José Gómez Castaño, Alejandro Sánchez de Miguel
Departamento de Astrofísica y CC. De la Atmósfera – Universidad Complutense de Madrid GUAIX
29 de Junio de 2016
Presentación GUAIX y Crowdcrafting
La Ciencia es demasiado importante como para dejarla en manos de los Científicos
Necesitamos una plataforma robusta que soporte la conexión de cientos de usuarios Crowdcrafting y equipo de Solfabric
Indice
- Objetivos
- Contaminación Lumínica
- Procesamiento de Imágenes
- Aplicaciones desarrolladas
- Web CitiesAtNight
- DarkSkies
- LostAtNight
- NightCitiesISS
- Fuentes de datos
- Postproceso de datos geográficos
- Resultados de participación
- Nuevas iniciativas
- Imágenes resultantes
Indice rápido
Objetivos
Convertir las imágenes en una fuente de datos cuantitativos para estudios de Contaminación Lumínica y consumo energético
Recabar colaboración para el trabajo científico
Identificar y clasificar imágenes
Localizarlas y georreferenciarlas
El objetivo del trabajo, 3 puntos
Objetivos de participación
Colaboración
Potenciar conocimiento abierto
Potenciar código fuente abierto
Uso de datos abiertos
- Colaboración
- Potenciar conocimiento abierto
- Potenciar código fuente abierto
- Uso de datos abiertos
En términos científicos, por contaminación lumínica se entiende la alteración de la oscuridad natural del medio nocturno producida por la emisión de luz artificial.
Sánchez de Miguel, A., Zamorano, J., Gómez Castaño, J., & Pascual, S. (2014).Evolution of the energy consumed by street lighting in Spain estimated with DMSP-OLS data. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, 139, 109-117.
Evolución del consumo energético usando datos de satélite DMSP desde 1992 calibrados en 1998 y 2012, y VIIRS calibrados en 2014
Evolución del consumo energético usando datos de satélite DMSP desde 1992 calibrados en 1998 y 2012, y VIIRS calibrados en 2014
¿Desde dónde?
- Satélites disponibles
- DMSP - VIIRS - ISS
- La posición de la ISS a partir de los elementos orbitales TLE
Desde Tierra ubicación de SQM automáticos
World Atlas of Artificial Sky Brightness
¿Desde dónde? - DMSP
- Satélites disponibles
- DMSP - VIIRS - ISS
- La posición de la ISS a partir de los elementos orbitales TLE
- Visible Infrared Imager Radiometer Suite
- 824 kilometers
- 21 nov 2011
- La posición de la ISS a partir de los elementos orbitales TLE
VIIRS
- Visible Infrared Imager Radiometer Suite
- Visible Infrared Imager Radiometer Suite
- 824 kilometers
- 21 nov 2011
- La posición de la ISS a partir de los elementos orbitales TLE
ISS
- Altitud entre los 350 y 400km
- Más de 15 revoluciones por día
- La posición de la ISS a partir de los elementos orbitales TLE
Descarga de elementos TLE y posisición de ISS (ZARYA) space-track
Descarga de las imágenes y los metadados desde el sitio FTP del JSC mediante un proceso automático diario
Descarga de las imágenes y los metadados desde el sitio FTP del JSC mediante un proceso automático diario
Descarga de las imágenes y los metadados desde el sitio FTP del JSC mediante un proceso automático diario
Acceso a datos
Descarga de las imágenes y los metadados desde el sitio FTP del JSC mediante un proceso automático diario
Metadatos de imágenes
NASA PHOTO ID: iss039e009160.NEF
GMT: 2014:04:02 21:06:27
MODEL: NIKON D3S S/N: 2007931
NASA SN and Temp: NASA#2007931
Firmware: Ver.1.00
Image Size: 4288x2844
Compression: Nikon NEF Compressed
Exposure Program: Manual
Shutter: 1/8
Aperture: 2.8
Meter Mode: Multi-segment
Shooting Mode: Single-Frame
ISO Speed: 25600
AF Area Mode: Single Area
Focal Length: 31.0 mm
Lens ID: AF-S Zoom-Nikkor 28-70mm f/2.8D IF-ED
DOF: 14.11 m (4.38 - 18.49)
Focus Mode: Manual
Focus Distance: 7.08 m
Subject Distance Range: Unknown
Compensation: 0
Noise Reduction: Off
Whitebalance: Auto
Flash: No Flash
Flash Mode: Did Not Fire
Flash Commander Mode: Off
Flash Compensation: 0
Flash Control Mode: Off
Flash Group A Control Mode: Off
Flash Group B Control Mode: Off
Self Timer Time: 5 s
- Metadatos de cada imagen descargado mediante scrapping del sitio web del JSC
- No todos los datos se encuentran siempre
Procesamiento de imágenes
Procesamiento inicial automático usando la descomposición del histograma, para obtener una primera clasificación.
Concurso de Machine Learning
CitiesAtNight acceso directo a imágenes
Aplicación NightCitiesISS
Imágenes clasificadas
World Atlas of Artificial Sky Brightness
HTML5
Python
QGIS gvSIG
PostGIS
Herramientas utilizadas y framework PyBossa
Open Source
Open Science
Permitir la difusión y verificación de resultados
Difusión
La difusión ha sido importante a través de redes sociales, TV, prensa, medios electrónicos, apoyo de NASA, ESA,...
Participación por aplicaciones
Aplicación
Tareas
Voluntarios
AppDarkSkies
172445
19283
LostAtNight
8666
8669
NightCitiesISS
2190
5173
Tareas realizadas por los voluntarios
Resultados Descarga JSON
{
"info": {
"linkData": "http://eol.jsc.nasa.gov/scripts/sseop/photo.pl?mission=ISS037&roll=E&frame=17703",
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Para la descarga de los resultados y que sean verificables se ha usado el formato JSON con todos los datos
Resultados Visualización de imágenes
Otro medio de comprobación de resultados es la visualización directa de las imágenes. Enlace externo
Nuevo visualizador en ESA Toolbox
Nuevo servidor de visualización y tratamiento de imágenes
Existen más de 200 imágenes completamente georreferenciadas
World Atlas of Artificial Sky Brightness
World Atlas of Artificial Sky Brightness
Resultados - Cáculo de Isofotas
Resultados adicionales, Modelos Digitales de Elevación a partir de la intensidad de energía radiada
Resultados - Identificación de puntos de emisión
Resultados - Identificación de puntos de emisión
Superposición de ortofotografía para identificar las fuentes luminosas
Agradecimientos
Voluntarios....muchos voluntarios
NASA, ESA, MediaLabPrado, CSA-ASC Canada
TV, prensa, redes sociales
Esperamos vuestra participación
@cities4tnight @pmisson @jgcasta
Cities At Night: Georreferenciación de imágenes nocturnas tomadas desde la ISS, para estudios de consumo energético y contaminación lumínica
José Gómez Castaño, Alejandro Sánchez de Miguel
Departamento de Astrofísica y CC. De la Atmósfera – Universidad Complutense de Madrid GUAIX
29 de Junio de 2016
Presentación GUAIX y Crowdcrafting