Llamado a consultoría para la Implantación de modelos de incorporación de datos satelitales para la mejora de la estimación de la precipitación efectivamente ocurrida en la cuenca del Río Negro
Introducción
La ADME tiene entre sus objetivos la operación óptima del SIN para lo que resulta de primordial importancia disponer en forma permanente de pronósticos de los aportes hidráulicos a las represas hidroeléctricas. Para la generación de los pronósticos de aportes, durante la ejecución del proyecto PRONOS se implementó un Modelo Hidrológico (MH) por parte del IMFIA-FING-UdelaR, que se está utilizando en la actualidad. Este MH recibe como entrada el ensemble de pronósticos de precipitaciones GEFS (NCEP-NOAA) en una grilla de puntos geográficos, con paso diario y un horizonte de pronóstico de 14 días, a partir del cual genera el ensemble de caudales de aportes a las represas en base al Estado de la cuenca. El Estado refleja el balance entre la precipitación efectivamente ocurrida en las diferentes subcuencas, la evapotranspiración y el volumen de agua que efectivamente circula por el cauce del río.
La precipitación efectivamente ocurrida es entonces un dato importante para el ajuste permanente del Estado del MH y tiene un impacto determinante sobre los resultados de los pronósticos de aportes a partir del pronóstico de precipitación.
Para la determinación del volumen de precipitación que efectivamente ha ocurrido en la cuenca del Río Negro se tienen dos fuentes de información:
a) Registros pluviométricos en superficie.
b) Estimaciones en base a imágenes satelitales.
La información de las estaciones pluviométricas es una medida directa de la precipitación ocurrida en un punto geográfico dado, mientras que las estimaciones satelitales de precipitación son estimaciones indirectas deducidas mediante algoritmos de las imágenes satelitales (aproximaciones en base al uso de imágenes infrarrojas y microondas pasivas) pero proporcionan información sobre la estructura espacial de la precipitación y su ocurrencia, aportando a mejorar la interpolación entre las observaciones pluviométricas.
La utilización de modelos de correlaciones espaciales como Kriging Universal, permite calibrar las estimaciones satelitales en base a los registros pluviométricos puntuales en superficie, obteniendo así una forma de estimar la precipitación en las diferentes subcuencas que tiene en cuenta la visión de área de los satélites y además está calibrada en los puntos observados por los pluviómetros. En particular, para el caso de precipitación, donde se pueden observar valores de lluvia puntualmente altos, es muy factible que máximos locales ocurridos en un día dado no sean muestreados por la red de pluviómetros, sin embargo la información areal del satélite permitirá incorporarlo.
Objeto de la consultoría.
Implementar y ajustar una metodología para calibrar información obtenida por estimaciones satelitales sobre un área en base a medidas de campo en puntos específicos de dicha área.
En particular, en el marco del presente proyecto la metodología propuesta se utilizará para estimar la precipitación ocurrida sobre la cuenca del Río Negro, pero la misma podrá ser aplicada a cualquier otra magnitud para la que se disponga de la información necesaria como podría ser la temperatura o radiación solar.
En consideración de que todas las bases de datos de tiempo casi-real tienen datos faltantes y anómalos, se implementarián las técnicas que permitan la depuración y, en algunos casos, la reconstrucción del producto satelital. Asimismo, se implementaran algoritmos supervisados de control de calidad que permitan depurar la base de datos puntuales de las estaciones. Estas soluciones deberán entregarse integradas al sistema desarrollado de manera de garantizar una mayor calidad de la información producida.
El volumen de información encontrado en las bases de datos satelitales es normalmente de gran tamaño y trasladan el problema al área de Big Data, por lo que uno de los desafíos computacionales del trabajo es lograr resultados en tiempos de máquina razonables mediante técnicas de computación de alta performance (HPC), compresión de información, y el uso de caches y estructuras de datos eficientes.
Debe proponerse una técnica que permitirá obtener campos interpolados de precipitación para toda el área de interés y que se asista de la información satelital para detectar características que la red convencional de pluviómetros no pueda detectar. Mediante validación cruzada dejando uno fuera (leave one out cross validation o LOOCV) se obtendrán métricas objetivas que permitan analizar la calidad de la información producida.
Como todas las herramientas en uso en ADME, los modelos desarrollados y entregados a ADME serán de código abierto.
Selección de la información satelital y Módulo de Bajada de Datos Satelitales (MBDS)
La primera parte del trabajo consistirá en el análisis de la información satelital disponible publicamente en Internet para el caso particular de la precipitación en territorio nacional, concluyendo con una selección de cuál o cuáles productos se utilizarán.
Una vez seleccionada la o las fuentes, se implementará el correspondiente Módulo de Bajada de Datos Satelitales (MBDS) hacia una base de datos/directorios disco de ADME. El diseño del MBDS tendrá en cuenta tanto los aspectos de eficiencia del uso del ancho de banda de internet como la escalabilidad de la solución de almacenamiento de la información en los servidores de ADME.
Selección de pluviómetros a utilizar
ADME implementará la recolección de la información de un conjunto de pluviómetros del territorio nacional en el Módulo de Bajada de Datos Puntuales (MBDP). Como parte del proyecto se analizarán estas series y se seleccionarán aquellos pluviómetros que se utilizarán para la calibración de la información satelital.
Módulos de Calidad de Datos (MCD)
Se implementará una metodología genérica de control de calidad de la información recibida tanto de los pluviómetros como de las estimaciones satelitales.
El MCD se diseñará de forma tal que resulte sencillo el agregado de reglas a cumplir por los datos, reglas de ajuste o rellenado de datos y de condiciones gatillo que disparen alarmas. Siempre que un dato sea modificado por el MCD el mismo deberá quedar debidamente identificado así como su valor original.
Módulo Calibrador de la Magnitud Estimada (MCME)
Este módulo implementará la calibración efectiva de la Magnitud Estimada (en el caso concreto, la precipitación en la cuenca del Río Negro) en base a la medición de la misma magnitud en puntos específicos dentro de la misma área.
Se implantará el MCME para la estimación de la precipitación ocurrida en la cuenca del Río Negro.
Entregables
Los entregables del proyecto serán:
1) Informe del relevamiento y análisis de la información satelital disponible con justificación de la seleccionada para la implantación del proyecto.
2) MBDS operativo con el correspondiente almacén de datos.
3) Informe del análisis de la información de pluviómetros suministrada por ADME y justificación de la selección a utilizar.
4) MCD operativo aplicable a la información satelital.
5) MCD operativo aplicable a la información de los pluviómetros.
6) MCME operativo aplicable a la estimación de la precipitación ocurrida en la cuenca del Río Negro.
7) Cálculo de series históricas del MCME y métricas de calidad del modelo. Eventuales variantes del modelo de ser necesario.
8) Integración de todos los módulos aplicados específicamente a la estimación de la precipitación ocurrida sobre la cuenca del Río Negro, con frecuencia diaria e integrados a la aplicación VATES de ADME.
Plazo
El proyecto tendrá un plazo total de 6 (seis) meses. Durante los tres primeros meses (etapa de ejecución) se habrán puesto en operación todos los módulos y entregado versión borrador de sus documentaciones e informes asociados a los entregables enumerados, y durante los siguientes tres meses (etapa de garantía) se realizarán las modificaciones/ ajustes que resulten necesarios durante la operación del proyecto tanto en la implementación del software como en la documentación asociada.
Presentación de Ofertas.
Los interesados deberán presentar sus ofertas enviando correo electrónico a secretaria@adme.com.uy hasta el día 1/10/2019 inclusive.
Las oferta deberán especificar un plan de trabajo detallando un cronograma de actividades y un Precio Total impuestos incluidos.