HydroColor

HydroColor è un'applicazione per la qualità dell'acqua che utilizza la fotocamera digitale di uno smartphone per determinare la riflettanza dei corpi idrici naturali. Utilizzando queste informazioni, HydroColor può stimare la torbidità dell'acqua (0-80 NTU), la concentrazione di particolato sospeso (SPM) (g/m^3) e il coefficiente di retrodiffusione nel rosso (1/m). IMPORTANTE: HydroColor richiede l'uso di una carta grigia per fotografi al 18% come riferimento. Le carte grigie sono ampiamente disponibili nei negozi di fotografia e online. Visita il sito Web di supporto per ulteriori informazioni sulle carte grigie.

HydroColor ha un'interfaccia facile da usare che guida gli utenti attraverso la raccolta di tre immagini: un'immagine del cartoncino grigio, un'immagine del cielo e un'immagine dell'acqua. Per garantire i migliori risultati, HydroColor si avvale del GPS, del giroscopio e della bussola del dispositivo per aiutare gli utenti nella raccolta di queste immagini. Dopo che le immagini sono state raccolte, possono essere analizzate immediatamente. Nell'analisi delle immagini, HydroColor calcola la riflettanza del corpo idrico nei canali di colore RGB della telecamera. Successivamente utilizza i valori di riflettanza per determinare la torbidità dell'acqua in NTU (unità di torbidità nefelometriche).

I dati vengono salvati istantaneamente ed è possibile accedervi nuovamente tramite HydroColor o scaricati su un computer dalla cartella dati di HydroColor. Il file di testo contiene informazioni aggiuntive sulla misurazione, tra cui: latitudine, longitudine, data, ora, zenith del sole, azimut del sole, direzione del telefono, inclinazione del telefono, valori di esposizione, riflettanza RGB e torbidità.

Come funziona:

HydroColor utilizza la fotocamera come semplice sensore di luce (fotometro). L'intensità della luce relativa può essere misurata normalizzando i valori dei pixel della fotocamera mediante l'esposizione. Pertanto i tre canali di colore della telecamera (RGB: Rosso, Verde, Blu) forniscono una misura dell'intensità della luce in tre regioni dello spettro visibile.

L'intensità della luce misurata nell'immagine dell'acqua viene corretta per il riflesso del cielo sulla superficie (utilizzando l'immagine del cielo). L'immagine dell'acqua corretta fornisce l'intensità e il colore della luce emanata dall'acqua. Questo viene normalizzato dall'illuminazione ambientale utilizzando l'immagine del cartoncino grigio. Il prodotto finale è una misura quasi indipendente dall’illuminazione della riflettanza dell’acqua, nota come riflettanza del telerilevamento. In oceanografia, i satelliti vengono utilizzati per calcolare lo stesso prodotto (riflettanza telerilevata) dallo spazio.

La riflettanza è direttamente correlata alla quantità e al tipo di particelle sospese nell'acqua. Un aumento della torbidità (cioè dei sedimenti sospesi) causerà una maggiore dispersione della luce e aumenterà la riflettanza complessiva dell'acqua. Le particelle contenenti pigmenti, come il fitoplancton (alghe), assorbiranno la luce in regioni specifiche dello spettro visibile. Pertanto, le particelle contenenti pigmenti possono essere rilevate confrontando la riflettanza relativa nei canali RGB.

Il metodo utilizzato da HydroColor per misurare la riflettanza è stato pubblicato sulla rivista peer-reviewed Sensors ed è liberamente disponibile online (nota: HydroColor è stato aggiornato per utilizzare i dati RAW dal sensore della fotocamera dopo questa pubblicazione):

Leeuw, T.; Boss, E. L'app HydroColor: misurazioni sopra l'acqua della riflettanza e della torbidità rilevate a distanza utilizzando la fotocamera di uno smartphone. Sensori 2018, 18, 256. https://doi.org/10.3390/s18010256.