SAT-CEP-monitor: An air quality monitoring software architecture combining complex event processing with satellite remote sensing

Abstract

La contaminación del aire es un problema importante hoy en día que causa graves daños a la salud humana. Las áreas urbanas son las más afectadas por la degradación de la calidad del aire causada por las emisiones de gases antropogénicos. Aunque existen múltiples propuestas para el monitoreo de la calidad del aire, en la mayoría de los casos, se imponen dos limitaciones: la imposibilidad de procesar datos en tiempo casi real (NRT) para enfoques de teledetección y la imposibilidad de llegar a áreas de acceso limitado o baja cobertura de red para enfoques de datos terrestres. Proponemos una arquitectura de software que combina eficientemente el procesamiento de eventos complejos con datos de teledetección de varios sensores satelitales para monitorear la calidad del aire en NRT, brindando apoyo a los tomadores de decisiones. Ilustramos la solución propuesta calculando los niveles de calidad del aire para varias áreas de Marruecos y España, extrayendo y procesando información satelital en NRT. Este estudio también valida la calidad del aire medida por estaciones terrestres y datos de sensores satelitales.

Air pollution is a major problem today that causes serious damage to human health. Urban areas are the most affected by the degradation of air quality caused by anthropogenic gas emissions. Although there are multiple proposals for air quality monitoring, in most cases, two limitations are imposed: the impossibility of processing data in Near Real-Time (NRT) for remote sensing approaches and the impossibility of reaching areas of limited accessibility or low network coverage for ground data approaches. We propose a software architecture that efficiently combines complex event processing with remote sensing data from various satellite sensors to monitor air quality in NRT, giving support to decision-makers. We illustrate the proposed solution by calculating the air quality levels for several areas of Morocco and Spain, extracting and processing satellite information in NRT. This study also validates the air quality measured by ground stations and satellite sensor data.