1. Opis usługi

Celem usługi Obserwacje Fenologiczne jest umożliwienie ciągłego, zautomatyzowanego monitoringu wybranych ekosystemów pod kątem obserwacji pojawów oraz zmian faz fenologicznych. W ramach usługi uruchomiona została stacja obserwacyjna na terenie Wielkopolskiego Parku Narodowego, w pobliżu szkółki leśnej i referencyjnego pola uprawnego. W ramach stacji zainstalowane zostały:

• stacja pogodowa, mierząca następujące parametry:
  • temperatura i wilgotność powietrza oraz gleby (na różnych głębokościach)
  • prędkość i kierunek wiatru
  • wielkość opadu atmosferycznego
  • nasłonecznienie
• aparat fotograficzny umieszczony na obrotnicy pan-tilt
  • aparat Nikon D5100 z teleobiektywem Nikkor AF-S 70-300 mm
  • czujnik temperatury i wilgoci panujących w obudowie
  • grzałka
• elementy infrastruktury
  • maszt 10 m z przepustami
  • router wifi
  • czujki i kamery alarmowe

Obserwacje Fenologiczne dostępne są dla użytkowników przez portal internetowy. Za pomocą specjalnie przygotowanych portletów możliwe jest przeglądanie wykresów wybranych parametrów pogodowych z zadanego przedziału czasowego oraz przeglądanie wykonanych zdjęć fenologicznych z wybranych scen. Użytkownicy posiadający specjalne uprawnienia mają możliwość ustawiania parametrów aparatu oraz scen, uruchamiania cyklicznych obserwacji fenologicznych oraz podglądu live view z aparatu. Nad jakością zdjęć zbieranych przez aplikację czuwają operatorzy techniczni, natomiast operatorzy fenologowie są odpowiedzialni za nadawanie opisów merytorycznych: w jakiej fazie fenologicznej (a dokładniej w jakiej fazie rozwoju wegetatywnego, generatywnego i owoców) znajduje się przedstawiona na zdjęciu roślina. Zdjęcia wraz z nadanymi opisami fenologicznymi dostępne są dla zarejestrowanych użytkowników aplikacji.

Portal dostępny jest pod adresem: https://fenologia.plgrid.pl.

2. Aktywowanie usługi

Aby skorzystać z usługi Obserwacje Fenologiczne należy aktywować ją w Portalu PL-Grid. Jest ona dostępna w katalogu usług w dziale platformy dziedzinowej Ekologia. Do uruchomienia aplikacji nie potrzebne są dodatkowe usługi towarzyszące.

Przykład w jaki sposób można aktywować usługę znaleźć można w innej części niniejszego podręcznika: Usługi i aplikacje w PLGrid.

3. Pierwsze kroki

Po wejściu na portal i zalogowaniu się użytkownik może korzystać z dostarczonych narzędzi meteorologicznych i fenologicznych. Portal podzielony jest na strony tematyczne. Strona główna Start zawiera informacje przygotowywane przez meteorologów i fenologów, zawierające najświeższe i ciekawe informacje, które zaobserwowano przy użyciu zamontowanych instrumentów w stacji obserwacyjnej. Kolejna strona, Informacje, zawiera zbiorcze informacje na temat projektu, obserwowanych gatunków i wybranych scen. Strona Dane meteo, zawiera komponenty meteorologiczne. Obserwacje fenologiczne zawiera wszystkie widoki fenologiczne, pozwalające użytkownikom o różnych uprawnieniach interakcję ze zbieranymi zdjęciami:

• Przeglądarka Zdjęć - dostępna dla wszystkich użytkowników, pozwala przeglądać zweryfikowane zdjęcia fenologiczne,
• Operator techniczny - dostępny dla użytkowników technicznych, pozwala na akceptację i odrzucanie zdjęć robionych przez system,
• Operator fenolog - dostępny dla użytkowników fenologów, pozwala na oznaczanie faz fenologicznych zrobionym zdjęciom.

Strona Sieć sensorowa zawiera strony z ustawieniami portletów i systemu i nie jest dostępna użytkownikom zewnętrznym. Opis szczegółowy dostępnych stron znajduje się poniżej.

3.1. Dane meteo

Aby przeglądać zbierane dane meteorologiczne, należy wejść na zakładkę Dane meteo na portalu Obserwacje Fenologiczne. Strona podzielona jest na dwie części: edytowalny filtr oraz interaktywny wykres. Przy pierwszym załadowaniu strony wyświetlany jest domyślny zestaw danych (temperatura gleby, temperatura powietrza na 2m oraz opad dobowy) z ostatniego okresu czasu.

Portlet z ustawieniami filtra pozwala na zmianę zakresu czasu, dla którego chcemy uzyskać dane meteorologiczne. Poniżej ustawień daty znajduje się tabela z seriami danych. Informuje ona, które typy danych będą wyświetlane na wykresie. Aby dostosować wykres do potrzeb użytkownika należy kliknąć przycisk Edytuj. Zostanie otworzone nowe okno pozwalające na modyfikację danych do wykresu.

Lista serii danych aktualnie wybranych dla wykresu wyświetlona jest w tabeli po prawej stronie. Aby usunąć serię z wykresu, należy zaznaczyć ją w tabeli i kliknąć przycisk Usuń serię. W celu dodania nowej serii do wykresu należy wybrać z list (comboboxów) po prawej stronie interesujący nas element meteorologiczny, przedział czasu oraz charakterystykę (elementy są odświeżane dynamicznie w zależności od wyboru innych elementów oraz dostępności danych). Po określeniu parametrów należy wybrać interesującą nas serię z dostępnych w tabeli Wybór serii oraz następnie kliknąć przycisk Dodaj serie. Po zakończeniu dostosowywania wykresu należy wybrać przycisk OK.

Po wybraniu interesujących nas serii danych wykres zostanie wyświetlony w panelu po prawej stronie. Okno pozwala na pełną interakcję z wykresem. Serie danych mogą być dynamicznie wyłączane poprzez kliknięcie na legendę na wykresie. Wycinek wykresu może zostać powiększony - wystarczy zaznaczyć interesujący nas obszar lewym przyciskiem myszy. Powrót do wersji wejściowej wykresu odbywa się poprzez naciśnięcie przycisku Reset zoom.

Dla autoryzowanych użytkowników dostępna jest też opcja eksportu danych liczbowych, na podstawie których budowane są wykresy. Po wybraniu interesującego nas zakresu czasowego i serii danych wystarczy nacisnąć przycisk Eksportuj aby pobrać arkusz w formacie CSV z danymi.

3.2. Monitoring fenologiczny - przeglądarka zdjęć

Dostęp do danych zbieranych przez aparat fotograficzny jest możliwy przez wykorzystanie Przeglądarki zdjęć. Wszystkie zdjęcia udostępnione na stronie zostały zaakceptowane przez operatora technicznego i ich fazy fenologiczne zostały określone przez operatora technicznego. Strona została podzielona na trzy główne części: filtr z ustawieniami wyszukiwania, portlet z informacją szczegółową o zdjęciu oraz portlet z miniaturkami zdjęć spełniającymi zadane kryteria.

Przy pierwszym załadowaniu strony wyświetlone zostaną wszystkie oznaczone fenologicznie zdjęcia z ostatniego okresu. Aby zmienić szukany zakres zdjęć czy ustawienia kadru należy użyć portletu z filtrem. Użytkownik ma również możliwość wyboru wyświetlanych scen. W ramach instalacji wykonywane są cyklicznie zdjęcia następującym scenom:

• Droga - brak (pozwala meteorologom określić stan gruntu)
• Grochodrzew - Robinia akacjowa (Robinia pseudoacacia)
• Kasztanowiec_aleja - Kasztanowiec (Aesculus hippocastanum)
• Kasztanowiec_klub - Kasztanowiec (Aesculus hippocastanum)
• Lilak - Lilak pospolity (Syringa vulgaris)
• Lipa - Lipa drobnolistna (Tilia cordata Mill)
• Modrzew - Modrzew (Larix decidua Mill.)
• Pole - brak (pozwala meteorologom określić stan upraw)
• Pole - skraj - brak (pozwala meteorologom określić stan upraw)
• Róża - Róża dzika (Rosa canina)

Po wybraniu odpowiednich parametrów i kliknięciu przycisku Odśwież znalezione zdjęcia zostaną wyświetlone po prawej stronie aplikacji. Użytkownik może wybrać odpowiadającą mu ilość zdjęć wyświetlanych na stronie oraz przechodzić między stronami. Kliknięcie lewym przyciskiem myszy powoduje wyświetlenie informacji o zdjęciu, natomiast podwójne kliknięcie na zdjęciu powoduje otworzenie dodatkowego okna, w którym możliwe jest dokładne obejrzenie zdjęcia - dostępne są opcje powiększania zdjęcia (zarówno używając suwaka jak i używając przycisku scroll na myszce).

Portlet z informacją o zdjęciu, znajdujący się w lewym dolnym rogu przeglądarki, wyświetla datę zrobienia zaznaczonego zdjęcia oraz ustawienia aparatu i sceny. Informacje fenologiczne zostały wcześniej uzupełnione przez operatora fenologa i mówią o zaobserwowanej fazie wegetatywnej oraz fazie generatywnej (zarówno dla liści jak i owoców). W przypadku wyjątkowych zdjęć (zaobserwowanie pierwszego pojawu fenologicznego, wyjątkowe zjawiska) operatorzy mogą dodać komentarze do zdjęcia oraz tagować je, co ułatwia użytkownikom ich przeglądanie.

4. Zaawansowane użycie

W ramach portalu istnieją dwie specjalne role oraz powiązane z nimi widoki w portalu fenologicznym. Operatorzy Techniczni mają za zadanie monitorować jakość techniczną robionych fotografii, natomiast Operatorzy Fenologowie mają za zadnie oznaczać fazy fenologiczne obserwowanych roślin. Poniżej opisane są narzędzia, dzięki którym portal umożliwia wykonywanie wspomnianych zadań.

4.1. Operator techniczny

Zdjęcia robione w sposób automatyczny i cykliczny nie są natychmiast udostępniane użytkownikom końcowym. W pierwszej kolejności muszą zostać zaakceptowane przez tzw. operatorów technicznych, odpowiedzialnych za określanie czy zrobione zdjęcia nadają się do określenia faz fenologicznych. Główną przyczyną odrzucenia zdjęcia przez operatora technicznego może być brak ostrości zdjęć (np. przez niepoprawne ustawienie ręczne ostrości lub nieostrość zdjęcia wykonanego z autofocusem) albo niepoprawne ustawienie sceny (np. obserwowany obiekt nie jest widoczny na zrobionym zdjęciu). Akceptacja bądź odrzucenie zdjęć dokonywana jest na stronie Operator techniczny.

Wygląd strony jest zbliżony do Przeglądarki Zdjęć, jednak funkcjonalność została rozszerzona. Operator techniczny ma możliwość zatwierdzania i odrzucania wyświetlonych zdjęć. Do filtra zdjęć również została dodana opcja wyświetlania zdjęć w zależności od ich statusów. Możliwe są następujące statusy zdjęć:

• niezweryfikowane - zdjęcia wejściowe robione przez system
• zaakceptowane - zdjęcia zaakceptowane przez Operatora Technicznego
• odrzucone - zdjęcia odrzucone przez Operatora Technicznego

Aby zmienić status zdjęcia należy kliknąć na ikonie w prawym górnym rogu zdjęcia. Po zmianie statusu zdjęcia w lewym górnym rogu zdjęcia pojawi się ikona przełamanej dyskietki, oznaczająca niezapisane zmiany (patrz screenshot powyżej). W celu zapisania wszystkich dokonanych zmian należy nacisnąć Zapisz. Operator ma również możliwość nadawania komentarzy oraz tagów do zaznaczonego zdjęcia, poprzez wprowadzanie ich w edytowalne pola w panelu Informacje o zdjęciu. Komentarze i tagi uaktualniane są automatycznie po wprowadzeniu.

4.2. Operator fenolog

Zadaniem operatorów fenologów jest oznaczanie faz fenologicznych roślin na podstawie zdjęć fotograficznych wykonywanych przez system. Służy do tego specjalnie przygotowany komponent dostępny na stronie Operator fenolog.

Lewa część zawiera filtr pozwalający wybrać zakres czasu, scenę oraz zawęzić przeszukiwanie do zdjęć z wybranymi statusami. Dostępne statusy to:

• niezweryfikowane  - zdjęcia zaakceptowane przez operatora technicznego, ale jeszcze nie zatwierdzone przez operatora fenologa,
• zaakceptowane - zdjęcia zaakceptowane przez operatora fenologa,
• odrzucone - zdjęcia odrzucone przez operatora fenologa.

Przy pierwszym załadowaniu strony system przeszuka wszystkie dostępne zdjęcia i spróbuje ustawić zakres czasu tak, aby zawierał najświeższe niezweryfikowane przez operatora fenologa zdjęcia (od ostatnio zaakceptowanego bądź odrzuconego przez operatora fenologa zdjęcia do teraz). Podobnie działa przycisk Pokaż niezweryfikowane, które powoduje automatyczne ustawienie zakresu czasu oraz odświeżenie przeglądarki.

Panel po prawej stronie pozwala na porównywanie zdjęć i oznaczanie faz fenologicznych. Wyświetlane zdjęcia są grupowane: w jednym cyklu obserwacji każdej scenie (za wyjątkiem pola i drogi) robione są trzy zdjęcia z różnym powiększeniem. Przełączanie między kadrami w danym cyklu odbywa się za pomocą trzech przycisków po prawej stronie nad zdjęciem. W kolejności od lewej reprezentują one: szeroki kąt, średnie powiększenie i maksymalne powiększenie. Natomiast przełączanie się między kolejnymi cyklami obserwacji odbywa się za pomocą przycisków prawo/lewo obok zdjęcia. W przypadku braku danego kadru w cyklu (np przez brak zdefiniowania kadru albo błąd podczas wykonywania operacji) zamiast zdjęcia zostanie wyświetlona odpowiednia informacja.

Zdjęcia referencyjne (na górze panelu) zawierają wyłącznie zdjęcia zaakceptowane przez operatora fenologa. Ich zadaniem jest pomoc w określeniu faz fenologicznych zdjęć aktywnych (na dole panelu). Aby zobaczyć zdjęcia w oryginalnej rozdzielczości należy podwójnie kliknąć na wybranym zdjęciu. Powoduje to, podobnie jak w przypadku pozostałych widoków użytkownika, otworzenie wybranego zdjęcia w nowym oknie umożliwiającym jego powiększenie.

Zadaniem operatora fenologa jest określenie faz fenologicznych zdjęć aktywnych. Porównując wyświetlone zdjęcia z referencyjnymi sprawdza, czy zaszła jakakolwiek zmiana faz fenologicznych, a następnie ustawia odpowiednie fazy fenologiczne wyświetlonego zdjęcia (automatycznie aktualizowane są także pozostałe kadry z danego cyklu obserwacji). Użytkownik może skorzystać z ułatwiających przycisków:

• przycisk Skopiuj fazy z ref. powoduje przepisanie wszystkich faz z wyświetlanego cyklu referencyjnego do zdjęć z cyklu aktualnego,
• przyciski Propaguj fazy (w obu kierunkach) powodują zaakceptowanie zdjęć wyświetlonego aktywnego cyklu oraz wszystkich niezweryfikowanych cyklów w wybranym kierunku oraz skopiowanie dla nich aktualne fazy fenologiczne. Operacja ta obejmuje zdjęcia niezweryfikowane do końca listy cyklów aktywnych albo do pierwszego zaakceptowanego bądź odrzuconego przez fenologa cyklu.

Jest również możliwe dodanie komentarza lub tagów dla wyświetlonego aktywnego zdjęcia. Po wprowadzeniu zmian należy nacisnąć przycisk Zapisz.

5. Gdzie szukać dalszych informacji?

Dalszych informacji można szukać na stronie pomocy.

Informacje na temat fenologii, obserwowanych scen oraz sprzętu dostępne są na podstronach informacyjnych portalu.