Repte 5 – Pèrdua de biodiversitat2022-07-05T17:30:28+00:00

Pèrdua de biodiversitat

A Catalunya hi ha una vintena de parcs naturals, en els quals es vetlla per una bona qualitat dels ecosistemes. Els impactes que els afecten, possiblement antropogènics, poden reduir aquesta qualitat.

Aquests impactes poden ser provocats, en part, per la freqüentació humana. Actualment, les persones visiten els diferents parcs per conèixer les espècies que hi habiten, per entrar en contacte amb la natura o, simplement, per desconnectar de l’estrès de la ciutat o de la vida quotidiana.

Però la visita dels parcs pot donar a peu a massificació; i, d’altra banda, de vegades els visitants potser no tenen prou cura de la natura.

Això pot comportar l’estrès de les espècies, que pot derivar en la seva pèrdua gradual.

A hores d’ara no es té cap dada sobre la freqüentació dels diferents parcs naturals catalans, ni sobre els usos més habituals que tothom hi dona. Així doncs, tampoc no es té cap dada sobre l’eventual fluctuació de la freqüentació en funció del dia de la setmana, les estacions o l’època de l’any.

Per aquest motiu s’han escollit com a pilots alguns parcs naturals, tant de terrestres (Aiguamolls de l’Empordà, Delta de l’Ebre) com de marins (Cap de Creus),als quals se sol atribuir un alt valor ecosistèmic.

Per valorar la freqüentació d’aquests espais es parteix d’una aproximació que consisteix en els passos següents:

  • Col·locació al territori de dispositius que mitjançant edge computing i tècniques de visió per ordinador fan ús de models d’intel·ligència artificial per tal de quantificar, amb continuïtat, els visitants dels espais naturals.

  • Disseny de models que permeten elaborar resultats d’impacte.

  • Estudi de les dinàmiques territorials que indueixen la freqüentació; és a dir, anàlisi de la distribució de poblament, les infraestructures i altres factors que influeixen en la freqüentació potencial dels espais naturals.

  • Anàlisi dels factors de vulnerabilitat de l’ecosistema enfront l’impacte antropogènic.

Mitjançant diverses anàlisis es pretén determinar la capacitat de resiliència, o d’adaptació, que tenen els ecosistemes dins aquests espais naturals davant un agent pertorbador com ara la freqüentació humana.

Objectiu

Amb aquest repte es pretén obtenir dades de freqüentació dels diferents parcs naturals, tant terrestres com marins, durant tots els dies de l’any. Aquestes dades seran enregistrades per càmeres situades a diferents llocs dels parcs, incloent-hi les entrades i les sortides. Les càmeres reconeixeran certs objectes com a persones, i les aniran comptant i enregistrant a fi de saber en cada moment el nombre de visitants de l’indret.

En aquests moments s’intenta:

  • Conèixer quins són els parcs més impactats, o si mes no més freqüentats i rellevants pel que fa al nombre de visitants.

  • Estudiar una eventual relació entre la freqüentació i la pèrdua gradual de biodiversitat en aquests entorns

  • Controlar l’abundància de la dita biodiversitat, per a la qual cosa s’identificaran espècies clau, o bioindicadores, i s’observarà si la presència humana les afecta negativament.

Per tant, en aquest repte es pretén desenvolupar una eina multiescalar que permeti assolir una gestió predictiva del territori. Aquesta eina multiescalar generarà mapes dinàmics, elaborats a partir de diferents mapes estàtics i que mostraran les dades de diverses maneres per a tot un rang d’escales, a fi de garantir una continuïtat visual.

Aquesta eina n’incorporarà d’altres que permetran dur a terme un diagnòstic preliminar de l’estat del territori, a partir del qual s’intentarà determinar el seu nivell de vulnerabilitat enfront factors externs que poden alterar l’equilibri del seu ecosistema natural: factors biofísics i socials, disruptius o graduals. A partir de la diagnosi es procurarà assolir una certa capacitat de prognosi.

Com s’ha apuntat, el repte se centra en l’estudi de la freqüentació humana, de manera que es pugui gestionar millor, per tal d’incrementar la resiliència del territori i evitar la possible pèrdua de biodiversitat derivada d’aquest factor de canvi.

La finalitat d’aquesta anàlisi és saber si realment l’activitat humana afecta la biodiversitat i en comporta una disminució; i, en cas afirmatiu, aplicar accions correctives que ajudin a mitigar la pèrdua de serveis ecosistèmics (serveis, béns i processos dels mateixos ecosistemes que els humans utilitzem en el nostre benefici).

Tot plegat servirà per dur a terme una gestió predictiva i integral dels ecosistemes actuals, incloent-ne la biodiversitat, a fi d’aconseguir una restauració ambiental suportada per noves tecnologies. Per tant, aquest estudi podrà ajudar les administracions en la presa de decisions sobre una més bona gestió d’aquests espais, per tal que en el futur sigui possible gaudir de la natura, amb la diversitat d’espècies que correspongui, en un entorn millor.

Metodologia

Atès que les zones d’estudi poden tenir una gran extensió i més d’una entrada i/o sortida per a les persones, caldrà en primer lloc delimitar zones de comptatge per conèixer la freqüentació de cadascuna, i així establir les relacions que es donen entre elles.

Per saber el nivell de freqüentació de persones s’utilitzen dos tipus d’algorismes (operacions que es donen de manera ordenada i finita i que permeten trobar la solució d’un problema) d’intel·ligència artificial:

  • Algorisme detector – localitza en un fotograma els objectes d’interès (persones en aquest cas) i defineix per a cadascun d’ells una “caixa” que delimita el seu espai.

  • Algorisme de seguiment – relaciona un objecte (persona) dins d’aquesta “caixa” entre els diferents fotogrames. Així se’n pot conèixer el moviment per l’àrea que cobreix el pla de la càmera.

Aquest recompte de la freqüentació es realitza mitjançant càmeres col·locades a diferents punts de les zones delimitades dins de l’espai natural. Aquestes càmeres, a més, es troben associades a diferents comptadors.

Single shot detector

És un model amb una gran fiabilitat, i la seva precisió és adequada per a la nostra finalitat. Els fotogrames passen inicialment per l’extractor de característiques o backbone, i en surten les característiques més rellevants, de manera que les capes posteriors del detector estableixen les localitzacions dels objectes. En aquest repte s’usa el backbone MobileNet v2, utilitzat normalment per executar tasques en dispositius mòbils.

Simple online realtime tracking

Un cop es tenen localitzats els objectes d’interès, si se’n fa un seguiment posterior es pot saber per on s’han mogut de l’espai que s’observa. Aprofitant aquests resultats es defineix un seguit de segments virtuals (o comptadors) sobre les entrades i sortides per conèixer quins objectes les han creuades i en quin sentit.

Per tant, el sistema de freqüentació està format per la suma del computador on edge i la plataforma PIKSEL. Aquesta computació on edge (és a dir, realitzada al mateix lloc on s’obtenen les dades) envia els resultats de la freqüentació per unitat de temps, establerta en cinc minuts. En aquest rang de temps es recullen i s’envien els resultats a la plataforma PIKSEL, on després s’agregaran basant-se en les relacions establertes entre zones i comptadors.

El nostre equip

L’equip de PIKSEL en aquest repte es conforma pel binomi entre el CIMNE i la Generalitat de Catalunya, als quals s’afegeix el centre de recerca del CREAF.

Pedro Arnau

Doctor en Oceanografia física

Coordinador del Repte – CIMNE

Pilar Casanovas

Departament Acció Climàtica, Alimentació i Agenda Rural

Coordinadora del Repte – Generalitat de Catalunya

Pau Sainz de la Maza Marsal

Departament Acció Climàtica, Alimentació i Agenda Rural

Coordinador del Repte –  Generalitat de Catalunya

Alberto Burgos

Enginyer de recerca

CIMNE

Sergi Macián

Enginyer de recerca

CIMNE

Ferran Arrufat

Enginyer de recerca

CIMNE

Jordi Jiménez

Enginyer informàtic

CIMNE

Oluwakemi Akinwehinmi

PHD Student

CIMNE

Elisabet Roca

Enginyeria Civil i Ambiental

LESEC-UPC

Josep Mercadé

Enginyeria Civil i Ambiental

LESEC-UPC

Miriam Villares

Enginyeria Civil i Ambiental

LESEC-UPC

Eugenio Oñate

Enginyer de Telecomunicacions

OKTICS

Lluís Brotons

Doctor en ciències biològiques

CREAF

Magda Pla

Tècnica

CREAF

Joan Pino

Doctor en Biologia

CREAF

Xavier Abril

Tècnic

Parc Natural del Delta de l’Ebre

Nati Franch

Tècnica

Parc Natural del Delta de l’Ebre

Sergi Romero

Director

Parc Natural dels Aiguamolls de l’Empordà

Josep Espigulé

Tècnic educació ambiental

Parc Natural Aiguamolls de l’Empordà

Glòria Rosas

Biòloga

Parc Natural dels Aiguamolls de l’Empordà

Ponç Feliu

Director

Parc Natural de Cap de Creus

 

Gerard Carrion

Tècnic

Parc Natural Cap de Creus

Últimes publicacions

“Les eines desenvolupades en aquest i en altres reptes de PIKSEL estan orientades a ajudar-nos a formular solucions com sistemes d’alerta primerenca, sistemes d’anàlisi de paràmetres climàtics o eines de suport a la decisió.  

Per tant, PIKSEL és la nostra eina per incrementar la resiliència del nostre territori.”

PEDRO ARNAU, COORDINADOR DEL REPTE 5 - CIMNE

Repte 0

Avaluar les pèrdues probables davant riscos provocats per processos com sismes o inundacions

Fenòmens disruptius
Edifici ciutat

Repte 1

Donar resposta a la problemàtica demogràfica que afecta a diferents punts del territori

Ocupació territorial
Imatge 2D del litoral a la ciutat

Repte 2

Predir l’evolució dels sediments al litoral per efecte del canvi climàtic i l’explotació del territori

Evolució del litoral
ozó troposféric

Repte 3

Predir els nivells d’ozó troposfèric utilitzant models computacionals d’anàlisi de dades basats en machine learning

Ozó troposfèric
Imatge d'una fàbrica

Repte 4

Mesurar la qualitat de l’aire posant el focus en el contaminant NO2, gas que s’emet en certs processos de combustió

Contaminació per NO2

Participa

PIKSEL és un projecte multidisciplinar on ciutadania, administracions, comunitat científica i empreses s’uneixen per construir un futur a Catalunya.

Contacte
Go to Top