HydroColor

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.