Tese de mestrado em Informática, 2021, Universidade de Lisboa, Faculdade de CiênciasO processo de mapeamento ecológico envolve a classificação biogeográfica de zonas geográficas e a criação de mapas ecológicos para descrever padrões de componentes biológicos das áreas estudadas. Atualmente é realizado manualmente por especialistas e com recurso a imagens de satélite. Nesta dissertação, será abordado o desenvolvimento de uma aplicação móvel realizada no âmbito de um projeto conjunto entre o LASIGE e o cE3c (Centro de Ecologia, Evolução e Alterações Ambientais), ambos pertencentes à Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (FCUL). Este projeto tem enquanto objetivo principal desenvolver uma aplicação móvel Android para a recolha de dados ecológicos – como por exemplo, o tipo de vegetação e árvores, ou o pavimento, entre outros – que são úteis para a gestão e manutenção de zonas verdes urbanas, assim como os parques e outros locais, através de participação de cidadãos. Para cumprir este objetivo, desdobram-se os seguintes objetivos específicos: (1) Desenhar e implementar uma aplicação móvel através de plataformas que permitem a implementação no sistema operativo Android; (2) Desenhar e implementar uma aplicação web que permite a gestão e manutenção e que entidades parceiras adicionem pontos geolocais de interesse, e realizem o download e upload dos dados; (3) Desenvolver uma base de dados que permita o armazenamento e gestão da informação da componente 1 e 2; (4) Avaliar os protótipos através de testes com especialistas do cE3C e com um utilizador na cidade de Génova, Itália. No desenho desta aplicação, que mobiliza crowdsourcing e visa ser uma ferramenta para ciência cidadã, contemplaram-se elementos de gamificação da tarefa de recolha de dados, de forma a facilitar as tarefas, motivar e dar feedback aos utilizadores acerca do seu progresso individual e, caso pertença a uma instituição de ensino parceira do projeto, dentro do seu grupo ou domain (uma base de dados especifica). Para dar este feedback acerca do progresso dos utilizadores, foram implementados elementos de visualização de recolhas já realizadas no mapa e também um Leaderboard, que mostra o progresso dos utilizadores no seu domain. No desenho da aplicação móvel, teve-se em conta que os utilizadores são cidadãos na personalização dos seus perfis e assegurou-se a segurança e anonimidade dos dados. Perspetiva-se que em projetos futuros do cE3c e LASIGE conjuntos com instituições Europeias, os dados recolhidos por esta aplicação sejam utilizados no desenvolvimento de modelação de aprendizagem neural profunda para a deteção de áreas verdes em observações de dados capturados por satélite. Para efeitos desta tese, o desenvolvimento da rede neuronal não será abordado. Na primeira fase do projeto, foi realizada uma revisão da literatura nas áreas de crowdsourcing, gamificação, e mapeamento ecológico; que ajudou a perceber os requisitos necessários para o desenvolvimento da aplicação, que tipo de crowdsourcing seria utilizado, e também o que seria importante para gamificar a aplicação de modo a ajudar os utilizadores a realizar mais avaliações dos espaços verdes urbanos. Em relação aos métodos utilizados neste momento, percebeu-se que o mapeamento é feito manualmente através de mapas vetoriais por profissionais em ecologia. Realizou-se ainda nesta fase como seria o desenvolvimento da aplicação, quais ferramentas seriam utilizadas, quais linguagens de programação seriam as melhores para cada fase do projeto, qual seria a melhor base de dados para a aplicação, e as linguagens de programação que poderiam ser usadas para o desenvolvimento das aplicações. Neste sentido, foi realizado um levantamento dos requisitos das aplicações, a infraestrutura que seria necessária para a implementação e a base de dados que iria ser utilizada – que para este projeto seria utilizar uma base de dados em Firebase Realtime Database. Nesta fase, foram identificadas algumas limitações, e realizadas decisões para as ultrapassar; optou-se por somente desenvolver para o sistema Android. Na segunda fase do projeto, foi desenvolvida a aplicação móvel em Android, e foram implementados vários protótipos funcionais, que foram testados ao longo do projeto. Foi utilizado o sistema de mapas da Google utilizando a API especifica, alterando vários dos botões de base para que funcionassem com a aplicação e com os requisitos estabelecidos na primeira fase do projeto. Nesta fase, a base de dados foi também desenvolvida, para armazenar todos os dados de utilizador, os dados das avaliações dos pontos ecológicos feitos pelos utilizadores, e também os dados fixos para a aplicação que serão utilizados para efetuar as ligações através da aplicação (domains). A base de dados também foi criada de forma que os dados requisitados pudessem ser filtrados, através de indexing, pois as bases de dados Firebase guardam dados em formato de JSON. A aplicação utiliza vários API’s do sistema Android, como o sistema de GPS, e também utiliza a cache da aplicação para guardar informação. Foi também implementado um método que garantia que a informação da avaliação ecológica seria feita se o utilizador não tivesse acesso à internet quando estivesse a fazer as avaliações, em que guarda os dados para o envio quando tiver acesso. Utilizando um protótipo funcional, foi feito um teste da aplicação com especialistas na área de ecologia da cE3c, com vários dispositivos móveis com várias características, e níveis de API de Android diferentes que ajudaram a identificar problemas e melhorar a aplicação. Também foram feitos testes de usabilidade, e de conteúdo para as avaliações ecológicas. Nestes testes foram identificadas alterações a nível de usabilidade, como também adições ao conteúdo das avaliações, e a inclusão de nomes de utilizadores para ajudar com a gamificação da aplicação. Os testes também ajudaram a identificar várias funcionalidades que podiam ser implementados no futuro, após a terminação desta tese, que estão resumidos nas conclusões. Nesta fase, a aplicação foi testada brevemente em Génova, Itália por um utilizador, que acabou por não conseguir realizar os testes necessários, devido às restrições da pandemia COVID-19, até à data de entrega desta tese. Na terceira fase do projeto desenvolveu-se a aplicação Web que serve de suporte para a aplicação móvel, e foi implementada em HTML, CSS e JavaScript. A base da aplicação web foi desenvolvida com os estilos em CSS que permite a aplicação ser utilizada em dispositivos móveis e desktop, usando um layout reativo que verifica o tamanho de ecrã. A ligação à base de dados, como também o upload, e download de ficheiros CSV e XLSX foi desenvolvido através de bibliotecas disponíveis em JavaScript e scripts criados especificamente para a aplicação. A aplicação Web teve várias iterações até estar de acordo com as especificações, e os requisitos dos utilizadores que iriam utilizar a aplicação. Nesta fase foi também alterada a estrutura da base de dados em Firebase para garantir que a informação que seria descarregada através da aplicação estaria em ordem com as necessidades dos especialistas para puderem utilizar. Através da aplicação web, os moderadores da aplicação podem criar vários domains. Ambas as aplicações funcionam em conjunto, uma que o utilizador da aplicação web controla o acesso à aplicação pela criação de domínios, que os utilizadores da aplicação móvel têm de utilizar para poder aceder à aplicação. Esta aplicação web serve de modo para os especialistas puderem descarregar todas as avaliações efetuadas pelos utilizadores da aplicação móvel. No final desta dissertação, são sugeridos potenciais trabalhos futuros que podem ser desenvolvidos para as aplicações, como também novas funcionalidades que podem servir melhor os utilizadores. Incluem-se aqui as contribuições ao projeto, e as competências adquiridas através do desenvolvimento das aplicações, e a tese.Throughout the process of ecological mapping, the tools used for this mapping have been primarily done via localized mapping by people with the help of satellite imagery. The aim of this project is to develop a mobile phone application which collects data on the structure of vegetation and presence of aquatic habitats in urban green areas. The application will be developed through platforms which allow implementation on the Android operating system. The implementation contemplates the gamification of the data collection task by various institutions across Europe. The application will have gamified mechanics to help with motivation when it comes to data gathering similar to many crowdsourced applications. A web application has been developed to aid the management of the application. Along with this, details on the technologies used (software), implementation, as well as the architectures of the developed systems will be presented – including the web application, mobile application, and the database structuring. Finally, the application was tested by experts, through a series of objectives and tasks that were assigned to receive feedback, which was then used to alter some features, and make room for new ones in the future
