The objective of this work is to assist public administrations in conserving water resources by monitoring various parameters of water quality to evaluate its overall status. The research focuses on addressing a specific area within geo-visualization, namely geographic visualization, and aims to develop efficient tools and web-based applications for the visualization, sharing, and automated processing of water quality parameters in inland water bodies. The web-based applications, or Collaborative Data Sharing Platform and WebGIS, for sharing and monitoring the raster data have been implemented for a study case and are available on the Web. The Collaborative Data Sharing Platform enables the multitemporal visualisation of the water quality parameters maps for the study case. The platform benefits from open standards, free and open-source software, and open data, most notably to ensure interoperability and reduce the barriers to access it. On the other hand, the necessary tools and workflow for the semi-automated production of the water quality parameters maps are available inside a virtual environment for further development and applications to other study cases. A processing chain was implemented and integrated to generate maps of water quality parameters, in the framework of SIMILE Interreg Italy-Switzerland project (Brovelli et al., 2019), which defined the algorithms to be used. This involved determining the most appropriate workflow and implementing a series of procedures to address issues encountered during map production. These identified issues, such as misaligned maps and the presence of anomalous values, had the potential to cause misinterpretation of parameter trends over time. Therefore, the processing chain integrated a co-registration algorithm and statistical inference methods for addressing the issues. The primary goal of this research is to bridge the divide between scientific knowledge and society by effectively sharing research findings and enabling the use of web-based tools and containerised solutions for replication the work. By doing so, it aims to facilitate informed decision-making concerning different water quality phenomena. This dissertation's literature review focused on monitoring water quality assessment through remote sensing and the different WebGIS infrastructures to design and implement a data-sharing application using open standards and free and open-source software. SIMILE project served as the study case for the implementation of the data-sharing platform and production of water quality parameters maps. Next, the document provides a brief background on the data production workflow and outputs of the data processing of the water quality indicators. The dissertation concludes with an overview and the future directions of the work.

La piattaforma collaborativa di condivisione dei dati consente la visualizzazione multitemporale delle mappe dei parametri di qualità dell'acqua per il caso di studio. La piattaforma beneficia di standard aperti, software libero e open source e dati aperti, in particolare per garantire l'interoperabilità e ridurre le barriere all'accesso. D'altra parte, gli strumenti e il flusso di lavoro necessari per la produzione semi-automatica delle mappe dei parametri della qualità dell'acqua sono disponibili all'interno di un ambiente virtuale per ulteriori sviluppi e applicazioni ad altri casi di studio. Nell'ambito del progetto SIMILE Interreg Italia-Svizzera (Brovelli et al., 2019) è stata implementata una procedura semi-automatica per la produzione mappe dei parametri di qualità dell'acqua, che ha definito gli algoritmi da utilizzare. Ciò ha comportato la determinazione del flusso di lavoro più appropriato e sono stati considerate l'integrazione di una serie di procedure per risolvere i problemi riscontrati durante la produzione della mappa. Questi problemi identificati, come le mappe disallineate e la presenza di valori anomali, avevano il potenziale di causare interpretazioni errate delle tendenze dei parametri nel tempo. Pertanto, la catena di elaborazione ha integrato un algoritmo di co-registrazione e metodi di inferenza statistica per affrontare i problemi. L'obiettivo principale di questa ricerca è colmare il divario tra la conoscenza scientifica e la società condividendo efficacemente i risultati della ricerca e consentendo l'uso di strumenti basati sul web e soluzioni containerizzate per la replica del lavoro. In tal modo, mira a facilitare il processo decisionale informato in merito a diversi fenomeni di qualità dell'acqua. La revisione della letteratura di questa tesi si è concentrata sul monitoraggio della valutazione della qualità dell'acqua attraverso il telerilevamento e diverse infrastrutture WebGIS per progettare e implementare un'applicazione di condivisione dei dati utilizzando standard aperti e software libero e open-source. Il progetto SIMILE è servito come caso di studio per l'implementazione della piattaforma di condivisione dei dati e la produzione di mappe dei parametri di qualità dell'acqua. Successivamente, il documento fornisce una breve panoramica del flusso di lavoro di produzione dei dati e dei risultati dell'elaborazione dei dati dell'indicatore di qualità dell'acqua. La dissertazione si conclude con una panoramica e le direzioni future del lavoro.

Lakes water quality maps monitoring and dissemination : insubric lakes case study

Toro Herrera, Juan Fernando
2022/2023

Abstract

The objective of this work is to assist public administrations in conserving water resources by monitoring various parameters of water quality to evaluate its overall status. The research focuses on addressing a specific area within geo-visualization, namely geographic visualization, and aims to develop efficient tools and web-based applications for the visualization, sharing, and automated processing of water quality parameters in inland water bodies. The web-based applications, or Collaborative Data Sharing Platform and WebGIS, for sharing and monitoring the raster data have been implemented for a study case and are available on the Web. The Collaborative Data Sharing Platform enables the multitemporal visualisation of the water quality parameters maps for the study case. The platform benefits from open standards, free and open-source software, and open data, most notably to ensure interoperability and reduce the barriers to access it. On the other hand, the necessary tools and workflow for the semi-automated production of the water quality parameters maps are available inside a virtual environment for further development and applications to other study cases. A processing chain was implemented and integrated to generate maps of water quality parameters, in the framework of SIMILE Interreg Italy-Switzerland project (Brovelli et al., 2019), which defined the algorithms to be used. This involved determining the most appropriate workflow and implementing a series of procedures to address issues encountered during map production. These identified issues, such as misaligned maps and the presence of anomalous values, had the potential to cause misinterpretation of parameter trends over time. Therefore, the processing chain integrated a co-registration algorithm and statistical inference methods for addressing the issues. The primary goal of this research is to bridge the divide between scientific knowledge and society by effectively sharing research findings and enabling the use of web-based tools and containerised solutions for replication the work. By doing so, it aims to facilitate informed decision-making concerning different water quality phenomena. This dissertation's literature review focused on monitoring water quality assessment through remote sensing and the different WebGIS infrastructures to design and implement a data-sharing application using open standards and free and open-source software. SIMILE project served as the study case for the implementation of the data-sharing platform and production of water quality parameters maps. Next, the document provides a brief background on the data production workflow and outputs of the data processing of the water quality indicators. The dissertation concludes with an overview and the future directions of the work.
RIVA, MONICA
MIGLIACCIO, FEDERICA
25-lug-2023
La piattaforma collaborativa di condivisione dei dati consente la visualizzazione multitemporale delle mappe dei parametri di qualità dell'acqua per il caso di studio. La piattaforma beneficia di standard aperti, software libero e open source e dati aperti, in particolare per garantire l'interoperabilità e ridurre le barriere all'accesso. D'altra parte, gli strumenti e il flusso di lavoro necessari per la produzione semi-automatica delle mappe dei parametri della qualità dell'acqua sono disponibili all'interno di un ambiente virtuale per ulteriori sviluppi e applicazioni ad altri casi di studio. Nell'ambito del progetto SIMILE Interreg Italia-Svizzera (Brovelli et al., 2019) è stata implementata una procedura semi-automatica per la produzione mappe dei parametri di qualità dell'acqua, che ha definito gli algoritmi da utilizzare. Ciò ha comportato la determinazione del flusso di lavoro più appropriato e sono stati considerate l'integrazione di una serie di procedure per risolvere i problemi riscontrati durante la produzione della mappa. Questi problemi identificati, come le mappe disallineate e la presenza di valori anomali, avevano il potenziale di causare interpretazioni errate delle tendenze dei parametri nel tempo. Pertanto, la catena di elaborazione ha integrato un algoritmo di co-registrazione e metodi di inferenza statistica per affrontare i problemi. L'obiettivo principale di questa ricerca è colmare il divario tra la conoscenza scientifica e la società condividendo efficacemente i risultati della ricerca e consentendo l'uso di strumenti basati sul web e soluzioni containerizzate per la replica del lavoro. In tal modo, mira a facilitare il processo decisionale informato in merito a diversi fenomeni di qualità dell'acqua. La revisione della letteratura di questa tesi si è concentrata sul monitoraggio della valutazione della qualità dell'acqua attraverso il telerilevamento e diverse infrastrutture WebGIS per progettare e implementare un'applicazione di condivisione dei dati utilizzando standard aperti e software libero e open-source. Il progetto SIMILE è servito come caso di studio per l'implementazione della piattaforma di condivisione dei dati e la produzione di mappe dei parametri di qualità dell'acqua. Successivamente, il documento fornisce una breve panoramica del flusso di lavoro di produzione dei dati e dei risultati dell'elaborazione dei dati dell'indicatore di qualità dell'acqua. La dissertazione si conclude con una panoramica e le direzioni future del lavoro.
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