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导语:在这个发展迅速的世界里,科学研究已经不再有那种望尘莫及的门槛,每一个人都可以参与到科学研究中去。水质监测也是如此,每一个人都可以代替监测器成为这个科研系统的一员,我们欢迎你的加入,来为中国水质监测贡献一份力量!
近日,清华大学水利系郑航、荆华与HydroSky团队洪阳、龙笛在水文水资源领域国际一流刊物Hydrology and Earth System Science (HESS)上发表论文《Monitoring surface water quality using social media in the context of citizen science》,其中的清华环境监测平台(Tsinghua Environment Monitoring Platform, TEMP)系统是水环境监测和公民科学相结合的一个有益尝试。TEMP是一个以公民科学为核心思想,基于微信应用的一款全民水质信息收集分析平台。
所谓公民科学(citizen science)是指大量没受过专业训练的业余科学爱好者,通过网络组织的号召,去参与科研任务,这种科研组织模式被称为公民科学。公民科学为业余科学爱好者找到贡献自身力量的途径,为科学研究网罗了大批日常基础工作的人手,也为科学研究提供了更多合理性的辩论和更多的解决思路。而当今发达的网络沟通技术,无疑为公民科学的发展提供了物质基础。而我们的平台正是应用了这个思路来解决水质监测问题。举一个例子:一位淡水生态学家科尔曼,这位科学家正在管理墨尔本水域的水道和湿地研究项目。而墨尔本的货车司机莱恩,就是一名自然观测爱好者,他坚持每天记录墨尔本水域某一处的蛙鸣声,并把声音输入电脑发送给他,这样就能帮助他更加方便地收集数据。
图1 公民科学示意图
而微信应用,是一款在中国普及率极高的社交软件,拥有成熟的企业、组织管理用户发送信息的订阅号功能,也拥有方便的二维码分享功能,这为我们平台的搭建打下了基础。
但是任何形式的科研项目都离不开运营,而运营模式正是成败的关键。TEMP平台最终目标是实现大区域水质监测,进而为问题的解决、政策的制定提供数据支持。而用户只需要将他们周围的水质情况报告给TEMP即可,我们用以下四个指标评价:
(1) 水的颜色,包括红,橙,黄,绿,青,蓝,紫,乳白色,粉红色,黑色,水晶选择。
(2) 气味:基于志愿者给出的分数;定量每个志愿者被要求样品的气味评价从0到10,其中0意味着缺乏气味和10意味着有难闻的气味。
(3) 浊度:为0和10之间得分,其中0意味着透明度和10意味着非透明度。较高的含量表明水中有更多的污染物。
(4) 水上浮动物体或材料的存在:以0至10的等级评定,其中0表示没有任何浮动物体,而10表示水完全被油,塑料和垃圾覆盖等。该项目提供水质综合评估,可以评为最差,非常差,差,好或优良。
志愿者根据他们的感知评估水质,亦可附上照片来提供更多信息。而地理位置信息也是非常关键的,这个信息由手机自带的定位功能来提供抑或用户自己输入。并且我们TEMP平台非常人性化地提供了匿名功能,以保护用户隐私,免于因为涉及相关利益而遭到恐吓或报复。
此外,用户也可以下载我们的开源数据,方便进行相关科研活动。
下图即为用户提交数据的案例
图2 用户提交数据图
TEMP的用户增长速度相当可观,下图中蓝色的线是用户增长曲线,红色线是用户报告的数目增长曲线,目前只是实验阶段,通过合理的宣传手段,TEMP的用户将在未来实现爆炸式增长。
图3 用户和报告数增长曲线
TEMP从2015年10月12日至2016年12月15日期间在中国的志愿者收到324份报告,其中219份在数据筛选后使用。说明TEMP平台在全国范围内较受欢迎,下图是用户在全国范围内的分布图。说明TEMP的用户遍布大江南北,不分地域民族的差异,因为我们面临着共同的水资源问题将我们紧紧联系在了一起。
图4 用户全国范围分布图
而我们用户收集的数据也会和现有数据进行比较,通过下图对比可以发现虽然有误差但是仍在接受范围内,随着用户数量的上升,最终的数据会越来越接近真实值。
图5 用户收集数据和现有数据比较图
论文链接:http://www.hydrol-earth-syst-sci.net/21/949/2017/;
TEMP公众号请添加搜索:Tsinghua环境监测云平台。
(朱思宇供稿)
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