Animazione dei dati sui movimenti della fauna selvatica per ricercatori, ambientalisti e urbanisti

Gil Bohrer, professore di ingegneria civile, ambientale e geodetica presso l'Università statale dell'Ohio, ha trascorso anni a sviluppare strumenti per analizzare i dati sugli spostamenti degli animali, tra cui l'Environmental-Data Automated Track Annotation (Env-DATA) per collegare i dati di telerilevamento con le tracce degli animali. Lui e il suo team hanno creato delle visualizzazioni per mostrare il movimento degli animali.

“È sempre piaciuto a tutti,” dice.

Dopo il lancio di Env-DATA nel 2011, i ricercatori in possesso di dati sugli animali si sono spesso rivolti a lui chiedendogli aiuto per realizzare strumenti di analisi e animazioni. Quindi, quando il programma di previsione ecologica della NASA ha fornito l'opportunità per Bohrer, la sviluppatrice Justine Missik e la specialista in sensibilizzazione degli utenti Sarah Davidson hanno collaborato per rendere l'analisi dei dati disponibile alla comunità di utenti che monitorano gli spostamenti degli animali. Bohrer aveva molta esperienza.

Bohrer organizzò una coalizione di utenti finali e lanciò Room to Roam: Movimenti della fauna selvatica da Yellowstone allo Yukon (Room2Roam). L'obiettivo di questa iniziativa è quello di creare un archivio completo di dati sulla migrazione degli animali nella regione, fornendo una risorsa preziosa sia per la ricerca che per le applicazioni pratiche nella gestione della fauna selvatica e delle risorse. Grazie a questi dati, Room2Roam può creare strumenti per migliorare la gestione della fauna selvatica, valutare l'efficacia delle aree protette, valutare la migrazione e gli spostamenti della fauna selvatica e stabilire le priorità per le strategie di conservazione nel corridoio faunistico da Yellowstone a Yukon (Y2Y).

I dati di tracciamento degli animali di Room2Roam sono archiviati su Movebank, una piattaforma globale per l'hosting e l'accesso ai dati sugli spostamenti degli animali raccolti dai sensori installati sugli animali. Lanciato nel 2008 dal Max Planck Institute of Animal Behavior, dal North Carolina Museum of Natural Sciences e dall'Università di Costanza, il sito Movebank contiene ora oltre 6 miliardi di sedi in tutto il mondo. Oltre 4.300 partecipanti forniscono dati.

Storicamente, i progetti finanziati si sono concentrati su risultati accademici, come articoli di ricerca. Room2Room, d'altro canto, dà priorità alle esigenze dei professionisti, secondo Davidson, che è anche curatore dei dati per Movebank e coordinatore di Room2Roam.

Questo nuovo approccio ha portato Room2Roam a coinvolgere direttamente gli utenti finali. Nel loro primo incontro con gli utenti, Bohrer e i responsabili del progetto Room2Roam hanno incontrato circa 40 rappresentanti di agenzie e gruppi ambientalisti che lavorano nel corridoio faunistico per raccogliere feedback sullo sviluppo di strumenti per la regione. Una delle richieste più frequenti? Visualizzazione.

Bohrer aveva utilizzato MATLAB^® per creare visualizzazioni per il suo lavoro. Si è rivolto a MathWorks per finanziare e collaborare al progetto Room2Roam, sapendo che MATLAB era all'altezza della sfida. “Avevamo bisogno della potenza di calcolo di MATLAB per gestire la grande quantità di dati sui movimenti degli animali e di telerilevamento,” afferma.

Due anni dopo, Room2Roam è stato lanciato ECODATA-Animate. Realizzata con MATLAB, l'app consente ai ricercatori di creare animazioni personalizzate dei movimenti degli animali sovrapposte a mappe geografiche e osservazioni ambientali dinamiche. L'app funziona senza licenza MATLAB e offline, consentendo ai ricercatori di utilizzarla sui propri computer portatili, anche in luoghi remoti senza accesso a Internet.

Bohrer, Missik e Davidson hanno progettato ECODATA-Animate con MATLAB App Designer e Mapping Toolbox™. Per visualizzare scene di fauna selvatica, l'app utilizza quattro tipi di dati principali: dati geografici, dati sugli spostamenti degli animali, dati ambientali e dettagli sulla posizione, come strade e nomi. Può includere anche mappe fornite dall'utente in formato GIS, come ad esempio mappe di sviluppo futuro pianificato. MATLAB combina questi molteplici livelli di dati in un'unica mappa integrata.

“Questo è stato un grande vantaggio,” afferma Bohrer. “La maggior parte degli altri strumenti non lo fanno perché non è banale. MATLAB ti consente di gestirlo molto facilmente.”

ECODATA-Animate è utile ai ricercatori che si occupano di animali, ai servizi dei parchi, ai gestori della fauna selvatica, ai gestori del territorio e ad altri soggetti interessati al monitoraggio degli spostamenti e degli habitat degli animali. Anche le agenzie governative, come i trasporti, la sanità e l'agricoltura, hanno un interesse personale nel tracciare gli spostamenti degli animali.

Nel Territorio del Nord-Ovest, i ricercatori hanno utilizzato un'animazione multispecie per illustrare come diversi animali selvatici rispondono alle strade. Le renne si allontanano, frammentando potenzialmente le popolazioni, mentre i bisonti seguono le rotte, aumentando il rischio di collisioni tra veicoli.

“La strada colpisce entrambe le specie, ma in modi totalmente diversi,” afferma Bohrer.

Le animazioni possono aiutare queste diverse parti interessate a comprendere e comunicare meglio i modelli di comportamento e i requisiti di sostenibilità delle diverse specie.

“Poter guardare un filmato di un minuto può fare la differenza nel far sì che le persone capiscano o meno la necessità di costruire un cavalcavia per la fauna selvatica,” afferma Davidson.

Una volta sviluppato lo strumento dal team Roam2Roam, un altro obiettivo del finanziamento della NASA è stato quello di offrire questi strumenti a gruppi e ricercatori che lavorano con dati sugli animali in tutto il mondo. Sebbene sia ancora agli inizi, la portata di ECODATA-Animate si sta espandendo rapidamente da quando Bohrer ha condiviso l'app e il proprio codice su GitHub^® e MATLAB File Exchange.

“Stiamo utilizzando un approccio scientifico aperto per sviluppare e condividere questi strumenti,” spiega Davidson. “Ciò ci consente di accelerare lo scambio di informazioni per usi applicati e scientifici.”

A seguito del forte interesse, i membri del team di Room2Roam hanno tenuto più di 30 presentazioni e workshop per comunità di ricercatori e professionisti desiderosi di saperne di più sull'utilizzo degli strumenti. Ciò include alcune persone nel Algonquin to Adirondacks (A2A) Collaborative, un gruppo simile a Y2Y. A2A protegge un corridoio faunistico che si estende per oltre 40.000 miglia quadrate attraverso la parte orientale degli Stati Uniti e del Canada.

Una volta Bohrer sentì qualcuno della NASA spiegare che non è possibile osservare nulla in nessun luogo o tutto in nessun luogo. In altre parole, la maggior parte dei ricercatori limita le proprie osservazioni a regioni minuscole, mentre alcuni sforzi su larga scala, come i satelliti, adottano uno sguardo più ampio ma più grossolano all'intero pianeta. Combinando le due scale potremmo scoprire nuove intuizioni sul nostro mondo.

“Dobbiamo in qualche modo combinare tutte queste osservazioni puntuali in un quadro globale,” afferma Bohrer. “E senza la condivisione aperta dei dati, ciò non accadrà mai.”