STEREO I - Belgian Platform on Earth Observation1 11 miljoen konden 50 projecten worden uitgevoerd,...
Transcript of STEREO I - Belgian Platform on Earth Observation1 11 miljoen konden 50 projecten worden uitgevoerd,...
STEREO I
Onderzoeksprogrammainzake aardobserva t i e
Aardobservatie vanaf satellieten en vliegtuigen vormt een waardevolle informatiebron die zich mag verheugen in een steeds toenemend ge-bruik.
Het nationale onderzoeksprogramma inzake aardobservatie STEREO I ve-rkende volgende thematische polen:
Vegetatie en landbouwCartografie en ruimtelijke ordeningStudie van kustgebiedenNieuwe technologieën en innovatieGebruik van hyperspectrale gegevens
Multidisciplinaire onderzoeksgroepen voerden bijna vijftig projec-ten, gaande van fundamenteel onderzoek tot ontwikkeling van zeer concrete toepassingen, uit in een wijde waaier van domeinen.
Earth Observation HelpdeskWetenschapsstraat 81000 Brusselhttp://eoedu.belspo.be
(Afstand nemen voor een beter begrip)
D/2007/1191/55 - Verantwoordelijke uitgever : Dr P. Mettens, 8 Wetenschapsstraat 1000 Brussel - Design & realisatie : Millefeuilles
Ineenbaanrondonzemooiemaarkwetsbareplaneetwakensa-tellieten.DegesofisticeerdeinstrumentendiezeaanboordhebbenregistrerengegevenswaardoorweonzeAarde,haaratmosfeerenhaaroceanenbeterkunnenbegrijpenenbeschermen. Satellietteledetectieiseenonderzoeksterreindatsnelevolueert.Deverscheidenheidvanonderzochteparametersendeopname-frequentienemen toe, debeschikbaarheid vandegegevensendeverwerkingsmogelijkhedenwordenalmaarbeter.Satellietgege-venszijninmiddelsgegeerdeennuttigeinformatiebronnen,zowelvooronderzoeksdoeleindenalsvoorbeslissings-enbestuurshulp. In1986begreepBelgiëalhetbelangvanruimtetoepassingen.Naast zijn engagement in het Franse programma SPOT en zijndeelnameaandeactiviteitenvanESAenEUMETSAT,zetteheteennationaalprogrammavooraardonderzoeken–observatieoponderdenaamTELSAT,dat3keerwerdverlengd.AlswaardigeopvolgervanTELSAT,zorgdehetprogrammaSTEREOIvoor:•Deondersteuningvanvolgendethematischeexpertisepolendie internationaalerkenninggenieten: -vegetatievebedekkingoplokaleschaalenbijbehorendepara- meters; -ruimtelijkeordeningencartografie; -studievankustgebieden.•Het creëren van een luik “Nieuwe technologieën en innova- tie”,waarbinnengeavanceerdealgemenegegevensverwerkings- methoden konden worden ontwikkeld via projecten in net- werkverband.•Demogelijkheid om snel te reageren op nieuwe internationaleinitiatieven.Zogenaamde“sharedcostactions”droegenbijtotde valorisatievanBelgischeknowhowininternationaleprogramma’s.•De exploitatie van instrumenten aan boord van een vliegtuig, wataleen ideegeeftvanwat satellieten inde toekomstaan boordzullenhebben,metnamehyperspectralebeeldvormings- systemen.
HetSTEREOI-programmastimuleerdeeveneensdeontwikkelingvanhulpmiddelenvoordeintegratievansatellietgegevensincom-merciëleofoverheidsdiensten,terondersteuningvandebeleids-vormingenhetbestuur. Zowerdenerpartnerschappenopgezettussenhetfederalewetenschapsbeleidenandereoverheidsdepar-tementen,oftussendeindustrieendewetenschappelijkesector. Hetonderzoeksprogrammaliepover5jaar,van2001tot2006.Meteentotaalbudgetvoorwetenschappelijkonderzoekvanbijna111miljoenkonden50projectenwordenuitgevoerd,waaraanmeer dan 130wetenschappersmeewerkten in 43 onderzoeks-teams,7privéondernemingen,9vertegenwoordigersuitdeopen-baresectorenNGO’s/IGO’sen18buitenlandsepartners. Deze publicatie beschrijft gedetailleerd 19 projecten, waarvaner8werdenontwikkeldbinnenhetluik“Expertisepole”,4insa-menwerkingmetdeopenbaresectoren7insamenwerkingmetdeprivésector.Voorelkvandezeprojectenwordteenvoorieder-een toegankelijke algemene presentatie aangevuld met speci-fiekeregegevens(methodologieenbehaalderesultaten). Eendeeldatgewijd is aanhyperspectralebeeldvorminggeefteenoverzichtvan26projectendiewerdenuitgevoerdinhetkadervandeexploitatievandezenieuwesensoren. Delezerdiezichverderwilverdiepenineenbepaaldstudieon-derwerpvindtonderaanelkeprojectbeschrijvingdegegevensvandecoördinatorenendepartners,evenalshetinternetadresvanhetproject. Ikwensuveelleesplezier.
Dr. Philippe MettensVoorzittervanhetDirectiecomité
FederaalWetenschapsbeleid
OVERZICHT
Aardobservatie met satellieten, een onuitputtelijke bron van informatie .............................. 2
STEREO, projecten voor netwerken ......... 4
Vier onderzoeksthema’s ............. 6
Vegetatie en landbouw
FORECASTInstrumenten
voorhetbosbeheer....8
RANGELAND Duurzaamgrazendekoeien...........10
GLOBAL WATCH Nuttigeinformatieopwereldschaal.............12
GLOVEG+GEOSUCCESS Eenbeterbegrip
vanterrestrischeecosystemen14
SAGRIWATELEentotaalzichtoppercelen .............16
STEREOCROP Eenregionaalmodelvoordegroeivangewassen...........18
Cartografie en ruimtelijke ordening
BLUETONGUE Blauwtonginopmars......................20
ETATS Hoerecenteveranderingenindebebouwingteregistreren?.....22
GIS DETECTOR Opzoeknaarnieuwewegen..........24
MAMASU Wegenengebouweninstedennauwkeurigerdetecteren. 26
FLOODMAP Omspringenmetoverstromingen...28
SPIDER Informatieopmaatvandestad......30
SUGRES
Destadslongenonderzocht.............32
Studie van de kust
BELCOLOUR Dekleurenvandezee....................34
ORMES AardobservatiehoudtdeAntwerpsehaventoegankelijk...36
CLIMFISH EenvoorspellingsmodelvoordevisserijophetTanganyikameer.38
Innoverende technologieën
ASARTECH Radarbeeldvormingkentpermanentevooruitgang.........40
POLINSAR Informatieindriedimensies...........42
Hyperspectrale beeldvorming, een technologische uitdaging .44
Enormehoeveelhedengegevens....46HYPERCRUNCH—HYPERWAVE—HYPERPEACH
Precisielandbouwen–beeldvorming47GRASS—HYNIM
Eeninstrumentvoorbodemkunde... 48EROCROP—OM—CARBIS
Betergedefinieerdebiotopen..........50ECOMALT—HYPERKART—HISMAC—MOISGRAD—HYECO—HYECO4
Beschermingvankustzones............52SCHELDT—BRADEX—TIDESED—SEDOPTICS—KABAR
Vooreenbeterekennisvanonzesteden..............................54HYSAR—URBAN
Opsporingvanindustriëleverontreiniging...............................55MINPACT—WALMET—CONTAM—TIRIS
V O O R W O O R D
STEREO I
Onderzoeksprogrammainzake aardobserva t i e
Aardobservatie vanaf satellieten en vliegtuigen vormt een waardevolle informatiebron die zich mag verheugen in een steeds toenemend ge-bruik.
Het nationale onderzoeksprogramma inzake aardobservatie STEREO I ve-rkende volgende thematische polen:
Vegetatie en landbouwCartografie en ruimtelijke ordeningStudie van kustgebiedenNieuwe technologieën en innovatieGebruik van hyperspectrale gegevens
Multidisciplinaire onderzoeksgroepen voerden bijna vijftig projec-ten, gaande van fundamenteel onderzoek tot ontwikkeling van zeer concrete toepassingen, uit in een wijde waaier van domeinen.
Earth Observation HelpdeskWetenschapsstraat 81000 Brusselhttp://eoedu.belspo.be
(Afstand nemen voor een beter begrip)
D/2007/1191/55 - Verantwoordelijke uitgever : Dr P. Mettens, 8 Wetenschapsstraat 1000 Brussel - Design & realisatie : Millefeuilles
2 3E a r t h O b s e r v a t i o n H e l p d e s k P r o g r a m m a S T E R E O 1
Rond onze planeet cirkelen steeds meer observatiesatellietenmetaanboordhoogtechnologischeinstrumenten.Demarktvansatellietbeeldenbiedtdanookeenwijdewaaiervanproductenaan.Erzijnverschillendetypessensoren(optische,radar,lidar…),spectraleresoluties(opnamesinhetzichtbarelicht,infrarood,mi-crogolven...,ontwikkelingvanhyperspectralesensoren),ruimte-lijkeresoluties(vaneenkmtotminderdaneenmeter)entempo-releresoluties.Geostationairesatellieten,zoalsMeteosat,zendenvanopeenhoogte vanbijna36000 kmnagenoegpermanentbeeldenvaneenwelbepaalddeelvanhetaardoppervlak.Dichterbijons,opeenhoogtevanenkelehonderdenkilometer,scannenpolairesatellietenveelkleineregebiedenmeteendetailniveautotvijftigcentimeter.Degeregistreerdegegevensbiedentoegangtot eenwaaier van parameters die regelmatig ter beschikkingkomenendieeenenormebeeldbankvanhetaardoppervlakvor-men.Dezebevateenschataaninformatiediebijdraagttoteenbeterbegripvandefenomenendiezichvoltrekkenopenrondonzeplaneet,zowelvannatuurlijkealsmenselijkeoorsprong.
Van wetenschappelijk onderzoek...Dezeongeëvenaardeobservatiecapaciteitneemtalmaartoeenplaatstonsmeerdanooitvoordeuitdagingomdeopdezemanier gewonnen informatie doordacht te benutten voor eenduurzaambeheervanonsleefmilieuinalzijncomplexiteit.Omdenodigekennisniveaustebereikenisfundamenteelonderzoekinaardobservatieonmisbaarvoorelketheoretischevooruitgang,netzoalstoegepastonderzoekdat isomeenantwoordtebie-den op de huidige problematieken in zeer diverse domeinen.Voorhetbegripvandeglobalefenomenendieverbandhoudenmetklimaatsveranderingbijvoorbeeld,ontwikkelthetonderzoekgeavanceerde technieken om in real timewijzigingen van hetaardoppervlaktemeten(smeltenvanijs,ontbossing,woestijn-vorming,stijgingvandezeespiegel...).Hiermeekandeevolutieinmodelwordengebrachtenishetmogelijkteanticiperenopmaatschappelijkebehoeftesopkorte,middellangeenlangeter-mijn.
… tot dagelijkse beheersinstrumentenEen aantal technieken enmethodes die de voorbije decenniawerden ontwikkeld, zijn vandaag voldoende vergevorderd omteworden ingezetvoorhetdagelijksebeheervande lande-lijkeenstedelijkegebieden,voorkustbewaking,voorhuma-nitaire noodhulp of ter ondersteuning van het Gemeen-schappelijk Landbouwbeleid. Deze toepassingen werden doel-bewustontwikkeldvoorheelconcretevragenenzijntoegankelijkvooreensteedsruimeregebruikersgemeenschap.Daaromkunnenzebeslissingsprocessenenoperationeledienstenondersteunen,zowelbijadministratiesalsprivé-ondernemingen.
F e d e r a a l W e t e n s c h a p s b e l e i d
Aardobservatie met satellieten, een onuitputtelijke bron van informatie
België, speler op alle niveausOpnationale,Europeseofinternationaleschaalstaanverschillen-deinstanties invooreenduurzaambeheervanons leefmilieu.Dit groot en snel evoluerend kader stelt ons voor uitdagingenenbiedtkansen.Belgiëmoethiertoezijnbijdrageleveren,metnamedoorhetonderzoekophetvlakvanaardobservatietesteu-nen.
De nationale context- België moet binnen Europa een beleid voeren dat rekeninghoudt met het Gemeenschappelijk Landbouwbeleid, met deEuropese milieurichtlijnen (waaronder HABITAT-richtlijn, Natura2000,WaterFrameworkDirective)enmetinternationaleconven-ties (waaronderAgenda21vanhet Kyotoprotocol).Aardobser-vatievormteen instrumentvangrotewaardeomdeadminis-tratiestehelpenbijhetuittekenenenopvolgenvanhetbeleidinzakeruimtelijkeordeningenhetbeheervannatuurlijkehulp-bronnen.- De PODWetenschapsbeleid beheert het onderzoeksprogram-ma“Wetenschap tendienstevaneenduurzameontwikkeling”(2005-2009). Verscheidene projecten van dit programma, be-heerd in samenwerkingmet het programma STEREO, berustendeelsopaardobservatiegegevensende resultatenvanhetbij-behorendeonderzoek.
De Europese context- GMES (Global Monitoring for Environment and Security),een gezamenlijk initiatief van de ESA (Europese Ruimte-vaartorganisatie) en de Europese Unie, beoogt het tot standbrengen tegen 2008 van een onafhankelijke en duurzameoperationele monitoringcapaciteit voor leefmilieu en veilig-heid.DitmoeteenondersteuningbiedenvoordiverseEuropesebeleidsdomeineneninternationaleconventies.Voormeerinformatie:http://www.gmes.info-MeerspecifiekdraagthetprogrammaGSE(Earthwatch GMES Services Elements)vandeESAbijtotdeoprichtingvaneenaan-taloperationeledienstendieineeneerstefasegerichtzijnopdeopvolgingvanhetbodemgebruik,opmaritiemetoepassingenenopnoodhulp.NaastEarthwatch GMESnemendeBelgischeonder-zoekersdeelaantalvananderewetenschappelijkeprogramma’svandeESA.
De internationale en bilaterale context- De Group on Earth Observation (GEO) werd opgericht opimpuls van de Verenigde Staten. Hierbij sloten zich bijna ze-ventiglandenaan,samenmetdeEuropeseCommissieeneenvijftigtalinternationaleorganisaties.GEOzetdebakensuitvoordeoprichtingvaneenwereldwijdeopenbaredienstvooraard-observatieonderdenaamGEOSS(Global Earth Observation Sys-tem of Systems). Europaspeelteenbelangrijke rolbinnendeGEO vanuit zijn ervaringmet de ontwikkeling van het GMES-initiatief.
-DeUNESCOgebruiktobservatiesatellietenengeografische in-formatiesystemen als ondersteuning voor de bescherming vanhet natuurlijke en culturele werelderfgoed. Dankzij een aantalsamenwerkingsakkoordenstellenBelgischewetenschappershunkennisactieftendienstevanditinternationaleprogramma.
-Belgiëissinds1986betrokkenbijhetFranseprogrammaSPOTenfinanciertmeerbepaaldsinds1998hetCentre de Traitement d’Images VEGETATION (CTIV) dat instaat voor de verwerking,archivering en verdeling van de beelden van de instrumentenVEGETATION 1 en 2. Sinds 2003 behandelt het Centrum voorBeeldverwerking(CvB),eenuitbreidingvanhetCTIV,ookanderebeelden(MODIS,APEX,AVHRR...).
- Pleiades is een zeer hoge resolutie optische sensor die doorFrankrijkwordtontwikkeld incoördinatiemethet ItaliaanseCosmo-Skymedradarsysteem.SamenvormenzeORFEO(Optical and Radar Federated Earth observation).BelgiëdraagtbijtotdeontwikkelingvanPleiadesentothetvoorbereidendeprogrammavoorhetgebruikvandeORFEOgegevens.Binnenditkaderzijnzesprojectenvoorfundamenteelonderzoekaandegang.
4. Kunstmatig eiland “Palm Jebel Ali” te Dubai. CHRIS- beeld van de micro-satelliet Proba. © SSTL through ESA
Venster op de toekomst
- Grote satellieten worden vervangen
door constellaties van krachtige microsatellieten.
- Spectrale, ruimtelijke en temporele resoluties
nemen voortdurend toe.
- In een markt in volle ontwikkeling is een lancering geen voorrecht meer van grootmachten
- Met de verdwijning van de monopolies worden satelllietbeelden toegankelijker en daalt de prijs.
…
1. Multitemporele samenstelling van drie ERS-2 radarbeelden, Straat van Messina (Italië). © ESA2. Brussel gezien door IKONOS met 4 meter resolutie. © 2007 GeoEye3. Lithologie aan het licht gebracht door een kleurencompositie van ASTER-banden in het nabij infrarood. Mijn van Escondida, Atacamawoestijn, Chili. © NASA/GSFC/METI/ERSDAC/JAROS and U.S./Japan ASTER Science Team
1
2
3
1
4
4 5
STEREO I, specifieke doelstellingenDeBelgischestrategieinzaketeledetectiediesindseentwintigtaljaarwordtgevolgd,iseropgerichttegelijkdeontwikkelingvande instrumententebevorderenviadeelnameaanmultilateraleruimteprogramma’s(bijv.alslidvandeESA)endeontwikkelingvantoepassingenvianationaleonderzoeksprogramma’s.In2001lanceerde het Federaal Wetenschapsbeleid het nieuwe onder-zoeksprogramma: STEREO I – Support to the Exploitation andResearch inEarthObservation.DitprogrammaiseennatuurlijkvervolgophetTELSATprogrammaenheefteenlooptijdvanvijfjaar. In de context van een voortdurende technologische evo-lutie en een toenemende vraag naar geo-informatie, wasSTEREO IeropgerichtderolvanBelgië teversterkendoorzichin te zetten op twee fronten: ener-zijdshetonderzoeksteunendoordeverworvenexpertiseteconsoliderenenze teverenigen in internationaalerkende expertisepolen; en ander-zijds de integratie van satelliet-gegevensbevorderenalsinformatie-bronindeontwikkelingvanoperatio-neleproductenendiensten,zowelbijdeoverheidalsdeprivé-sector.
De expertisepolenHetSTEREOIprogrammabevorderdesynergieënenleiddetotdeoprichtingvan uitmuntendheidcentra en on-derzoeksnetwerken rond gemeen-schappelijkethema’swaarbijBelgi-schewetenschappersactiefbetrok-kenzijn.Hetdelenvankenniswasdesteverrijkenderomdatzelands-grenzenoverschrijdt.Volgendevierthematischepolenwerdenweerhou-den:-Vegetatieenlandbouw-Cartografieenruimtelijkeordening-Studievandekust-InnoverendetechnologieënDit soort projecten groepeerde drietot vijf onderzoeksteams voor eenduurvantweetotvijfjaar.
Ontwikkeling van producten en dienstenEentweedesoortprojecten,gerichtophetoperationeelgebruikvanaardobservatiegegevens,bevorderdedecontactentussendeonderzoekswereld, de bedrijfswereld, overheidsinstellingen eneindgebruikers,doorkennisoverdrachttestimulerenmethetoogopdeontwikkeling van specifiekeproductenendiensten voorobservatieeninformatie.
De partnerships brachten de onderzoeksteams in contact methetzijeenoverheidsadministratie,hetzijeenprivé-onderneming.Dezelaatstedroegenookbijtotdefinancieringvanhetproject.Eenderdevanhettotalebudgetvanhetprogrammawerdbe-steedaandeontwikkelingvanproductenendiensten.
Constante evaluatieOmhetuitgevoerdeonderzoekteevaluerenenteintegrerenineen Europese of zelfs globale onderzoekscontext, werden alleprojectenopgevolgddoorstuurcomitéswaarinzowelbuiten-landseexpertsalsmogelijkegebruikersvandeontwikkeldetech-niekenzetelen. Valorisatie, promotie
en permanente ondersteuningHetnationaleprogrammavooraard-observatie omvat een belangrijkluik voor valorisatie en promotie.Dezichtbaarheidvandeprojectenen van de verschillende betrok-ken actorenwordt verzekerd doorworkshops, publicaties, posters eninternetsites voor de bekendma-king van de resultaten bij een zobreed mogelijk publiek. De EarthObservationHelpDeskisdespilvandezeinformatie-uitwisseling.Dein-ternetsiteBelgianPlatformonEarthObservation (http://eo.belspo.be)istegelijkeengebruiksvriendelijkinstrument voor de bij het pro-gramma betrokken teams en eenopen deur naar het grote publieken de internationale wetenschap-pelijkegemeenschaptoe.Het belang van aardobservatiewordt ook kenbaar gemaakt viaeen aantal educatieve acties be-stemdvoor iedereen,maar inhetbijzonder voor het secundair on-derwijs: realisatie en verspreidingvandidactischmateriaal(CD-ROM,posters, publicaties...), deelnameaan wetenschappelijke promo-tie-evenementen, permanent in-formatieaanbod via de site EOEdu(http://eoedu.belspo.be).
Naastdezevulgariserendeopdracht,speeltdeEODeskookeenondersteunenderolvoorgebruikersvanaardobservatiegegevens,metnamedooreenintermediaireroltespelentussendeBelgi-scheonderzoekersendeverdelersvansatellietgegevensendoordeonderzoekersbijdeaankoopvanbeeldmateriaal.
1. Het Indische subcontinent gezien door SPOT VEGETATION. © CNES
F e d e r a a l W e t e n s c h a p s b e l e i d
STEREO, projecten voor netwerken
1985-2000TELSAT,hetnationaleprogrammavooronderzoekinaardobservatie,werdgelanceerddoorhetFederaalWetenschapsbeleid,teraanvullingvandeBelgischedeelnameaanhetSPOTprogrammaenhetBelgi-schelidmaatschapvanhetEuropeseRuimteagent-schap.HetwasdebedoelingeenBelgischeweten-schappelijkeexpertiseoptebouweninhetdomeinvanaardobservatie,watmoestbijdragentotdeont-wikkelingvandesectorvandesatellietgegevens.
2001-2004 VEGETATIONishetwetenschappelijkondersteunings-programmavoorhetgebruikvanhetinstrument
VEGETATIONaanboordvandesatellietenSPOT4en5.Hethadbetrekkingopfundamenteelonderzoekendeontwikkelingvan(pre)operationeleproductenendienstenophetvlakvanvegetatiemonitoring
opmondialeenregionaleschaal.
STEREO I49 projecten
27 meerjarige projecten22 exploratiecontracten
42 onderzoekslaboratoria160 deelnemende wetenschappers
Budget : 4 10 579 415
De doelstellingen van STEREO IDeBelgischewetenschappelijkeexpertiseverruimen
enconsoliderenOperationeleproductenendienstenontwikkelen
SteunverlenenaangebruikersvanaardobservatiegegevensTeledetectiebevorderenendeBelgischeknow-howvaloriseren
1
6 7
Vegetatie Devegetatieoponzeplaneet iseenonvervangbarenatuurlijkehulpbron. Om het hoofd te kunnen bieden aan de huidige entoekomstigemilieuproblemen ishetvan cruciaalbelangomzegoedtekennenentemonitoren.Tweeprojectenmakengebruikvan aardobservatie om de impact temeten van de natuurlijkeofantropogenedrukopdeglobalevegetatieopmiddellangeenlangetermijn.Ineeneerstestadiumgebeurtditdoormethodesteontwikkelenvoorautomatischeverwerkingdieinstaatzijndegrotegegevensstroomtebeherendiehetresultaatisvanmeer-jarige tijdreeksen. In een tweede stadium komt het er op aaneenpermanentemonitoringteverzekerenvandetoestandendebetekenisvolleveranderingenvanhetvegetatiedek.Tweeprojectenbehandelenspecifiekeplantecosystemenoplokaalniveau,metnamebossenenariedeAustralischegraaslanden.
Landbouw Landbouwdraaitvandaagdedagnietenkelrondproductie,maarkrijgt ook temakenmet duurzame ontwikkeling als instrumentvoor het bewaren van het plattelandspatrimonium. Die uiteen-lopendefunctiesversterkendenoodaanspecifiekebeheers-instrumentenomvoorspellingen,monitoringenevaluatietever-beteren.Vanuitdieoptiekrichtteeenvandeprojectenzichopdeverfijningvaneengewasgroeimodelomopbrengstvoorspellingentekunnenmaken.Eenanderontwikkeldeeenaantalzeernuttigeindicatorenvoordemonitoringencontrolevandenormendiege-hanteerdworden door de landbouwbeleidsmakers in hetWaalsGewest. Een laatste, vrij ongewone toepassing spitste zich toeopde “blauwtongziekte”, enmeerbepaalddevoorspelling vandeverplaatsingsdynamiekvanhetmugjedatdrager isvanhetvirus.
CartografieCartografieopbasisvanaardobservatiegegevensopenteenon-derzoeksterrein dat demogelijkheden zal onderzoeken om degeobserveerdeobjectenbeterteonderscheidenendedetectievan veranderingen in bodemgebruik te vervolmaken,met eenzobeperktmogelijkefoutmarge.Ditallesgebeurtmethetoogopdemonitoringvangebiedendieconstantveranderen.Binnendezecontextboektenverschillendeprojectenenerzijdstheoreti-schevooruitgangvoorwatbetreftdeverbeteringvandegerichtedetectievanwegenengebouwen.Anderzijdsleiddenzetotope-rationele toepassingenvoordeactualiseringvandegegevens-banken van het Nationaal Geografisch Instituut en van privé-ondernemingendiegeo-informatiesystemencommercialiseren.
Ruimtelijke ordening Aardobservatiegegevens,enmeerinhetbijzonderbeeldenmetzeerhogeresolutie,bieden interessantemogelijkhedenteron-dersteuningvanhetbeleidvanlokaleofregionaleverantwoor-delijken.Tweeprojectendiezich respectievelijk richtenopste-delijkegebiedenenopgroeneruimtenindestadexploreerdenditspoor.Dit leiddetotdeontwikkelingvaninstrumentenvoorinventarisering,monitoring, en uiterst gedetailleerde of driedi-mensionalecartografie.Eenderdeprojectlaattoedekaartvanoverstromingsgebieden in Vlaanderen te actualiseren op basisvanradarbeelden.
DeonderzoekspistesvanhetSTEREOIprogrammawordenbepaalddoorvierthematischevelden.
E a r t h O b s e r v a t i o n H e l p d e s k P r o g r a m m a S T E R E O 1 F e d e r a a l W e t e n s c h a p s b e l e i d
Vier onderzoeksthema’s
Studie van de kustDitzeerspecifieke thema isnietalleenvanbelangvoorprivé-bedrijvendieactiefzijnininhetonderhoudendeengineeringvanhavens,maarookvoor instantiesdieverantwoordelijk zijnvoormilieubeheer. Dit laatste vereist een beter begrip van dedynamiekvandekustzoneseneenactievemonitoringvanver-anderendefenomenenzoalseutrofiëring.Hetgebruikvanaard-observatiegegevensbinnendeprojectenresulteerdenietenkelineenbelangrijketheoretischevooruitgang,maarookindeont-wikkelingvansoftwarevoorcourantgebruikvoordedetectievanzwevendedeeltjesenvanchlorofyl indekustwaterenvanhetScheldebekkenendeNoordzee.Verbuitenonzegrenzenontwik-kelde eenproject eeneco-hydrodynamischmodel dat de pro-ductiviteitvanhetTanganyikameerkanvoorspellenvoor lokalevissers.
Innoverende technologieën
RadarBinnendenieuwebenaderingenkwamenerzijdsradaraanbod.Het was de bedoeling een Belgische expertise op te bouwenronddegeavanceerdeverwerkingvanSpotlightSARbeeldenenvanpolarometrischeSARinterferometriedata.Radarszijnactievesensorendie zelf eenelektromagnetisch signaal uitzendendathetterrein“verlicht”endievervolgensdeechometendiehetdoelinhunrichtingterugstuurt.
HyperspectraalAnderzijds organiseerde het STEREO I programma voorberei-dendeluchtcampagnesdiedewetenschappersdegelegenheidbodenomdemogelijkhedenvanhyperspectraleteledetectietegebruikenentetesten.Hyperspectralesensorenaanboordvanvliegtuigenensatellietenregistrerendereflectievanobjecteninhonderden smalle en aaneensluitende kanalen over een grootdeelvanhetelektromagnetischespectrum(zichtbaar,nabijinfra-roodenthermischinfrarood).Dezenauwkeurigeenomvangrijkegegevenskunnenvanerggrootbelangzijnvoortalvantoepas-singen.
STEREO II, focus op internationale samenwerking
en multidisciplinariteit
Devolgendefasevanhetprogramma,STEREOII,trektresoluutdekaartvaninternationaledeel-namesenmoedigteenmultidisciplinairebenaderingaandiehetstriktekadervanaard-observatieverruimt.Hierbinnenwerddevol-gendereeksthematischeprioriteitenvastgelegd:
- Globale monitoring van de vegetatie en van de evolutie van de grote terrestrische ecosystemen
- Milieubeheer (water,bodem,bossen,landbouw,kust- gebieden,stedelijkeenrandstedelijkezones)
- Gezondheid en humanitaire hulp
- Veiligheid en risicobeheer
STEREO I projectenVerdeling van het budget per thema
1.Vegetatieenlandbouw 49,7%2.Cartografieenruimtelijkeordening 18,7%3.Studievandekust 11,5%4a.Innoverendetechnologieën 7,3%4b.Hyperspectraal 12,8%
Totaal budget 4 10 579 415
1
2
3
4a
4b
De studie van kustzones maakt gebruik van hyperspectrale beelden, in het bijzonder voor de detectie van chlorofyl en zwevende deeltjes (project BELCOLOUR).
Zeer hoge resolutiebeelden worden gebruikt voor de detectie van veranderingen in stedelijke gebieden (project SPIDER, Woluwe-site).
De Kaspische Zee en het Aralmeer. Globale synthese op basis van SPOT VEGETATION-beelden (project GLOBAL WATCH).
Opvolging van de teelt van suikerbieten (SB) en winter-tarwe (WW) bij Chastre dankzij de valsekleurenbeelden van SPOT (project STEREOCROP).
8 9
D o e l s t e l l i n g > > >
M e t h o d o l o g i e > > >
R e s u l t a a t > > >
Pre-operationelemethodenontwikkelenvoorhetbewerkenvansatellietbeeldenmetzeerhogeresolutiemetalsdoelcartografischeinstrumententeproducerendienuttigzijnvooropenbare of privé bosbeheerders. Overdracht van deze methoden aan een privé-studie-bureau.
-Inventariserenenbepalenvandebehoeftenvanbosbeheerders.-Orthorectificatietests,waaronderdekeuzevanhetmathematischenhetdigitaal terrein-model.-Controlevandeplanimetrischekwaliteitvangesegmenteerdebeeldenmetzeerhogereso-lutie,metinbegripvandeontwikkelingvaneenobject-georiënteerdemethodologie.-VergelijkingvanhetalgoritmevanDouglas-Poikermeteennieuwalgoritmeomdeimpactvangeneralisatieopdenauwkeurigheidvandeperceelsafbakeningtebepalen.-Object-georiënteerdeclassificatieomboskaartenteproducerendiedaarnagevalideerdwor-denophetterrein.-Inschattingvandebosparametersgebaseerdopdeanalysevandetextuur.-Metingvandebestandshoogtedoorautomatischeextractieenvisuele interpretatie vanstereoscopischeIKONOSbeelden.-PermanentetechnologischeoverdrachtdiemoetleidentotdeproductievanboskaarteninMarokko.
Hetprojectheeftgeleidtotdetechnologischeoverdrachtvanmethodesdiehetprivé-studie-bureauinstaatmoetstellen,dankzijsatellietbeeldenmetzeerhogeresolutie,tebeantwoor-denaanessentiëlebehoeftenvanbosbeheerders,metnameinformatieoverbestandsgren-zenenbosparameters.Voordeverwachteplanimetrischekwaliteitblekendemultispectrale IKONOSbeeldenmeteenzenithoekkleinerdan15°hetmeestgeschikt tezijn.Voorproductiedoeleinden isdeorthorectificatievanhetbeeldmetbehulpvaneenpolynomialefunctiemetRPC-bestandenhetdigitaleSRTM-hoogtemodelvoldoende.Deafbakeningpersegmentblijftonnauwkeurigvoorbepaalderandenmaarhetnieuwegeneralisatie-algoritmehielpdenauwkeurigheiden
de visualisatie van de contouren te verbeterenmetbehoudvandetopologie.Deobject-georiënteerdeclassificatieheeftgeleidtot een totale nauwkeurigheid van 90% bij 5boscategorieën.Debestandskenmerkenwerdenmetsuccesbepaaldbijnaaldboomplantages.Desoortherkenning daarentegen werd bemoeilijktdoor grote reflectantie verschillen ten gevolgevandeleeftijdendegewasstructuurvandebe-standen.Hetgebruikvan stereoscopischebeel-denwasheelefficiëntbijdevisueleinterpretatie,maargafaanleidingtotmeerdan10%foutenbijdeautomatischeextractievandehoogte.
Coördinatoren David SamoyI-Mage Consult [email protected]
E a r t h O b s e r v a t i o n H e l p d e s k P r o g r a m m a S T E R E O 1 P r o j e c t F O R E C A S T
L O K A L E V E G E T A T I E F O R E C A S T
Betrouwbare en actuele gegevensNaastzijneconomischerolvervulthetbos,vandaagmeerdanooit,ookecologische(hydro-logischecyclus,biodiversiteit)enrecreatievefuncties(toerisme,vrijetijd).Deopenbareofparticuliereinstantiesdiedebossenbeheren,hebbencartografischegegevensnodigdiebe-trouwbaar,actueelengrootschalig(ongeveer1:20000)zijn,zoalsbijvoorbeelddeafbakeningvanbosbestanden,deaanwezigeboom-enstruiksoorten,dedominantehoogte,enz.Omdezeinformatieteverkrijgen,zijnsatellietbeeldenmetzeerhogeresolutieeeninteressantalternatiefvoorluchtfotografie.Satellietinformatieisinderdaadcompatibelmetgrootschaligetopografischekaartenenverschillendestudieshebbenhetnutervanvoorhetverwervenvanessentiëleparameters,zowelkwalitatievealskwantitatieve,aangetoond.
Geschiktere instrumentenHetFORECAST-projectiseenpartnershiptussentweeuniversitaireteamseneenprivé-studie-bureau.Naeenenquêtebijbosbeheerderswerdendriesoortenvansatellietbeeldenafge-leideproductenaangeduidalsnuttigenbruikbaar:deafbakeningvandebospercelen,debeschrijvingvandebeplanting(soort,leeftijd,gezondheidstoestand,enz.)enboskaarten.Erwerdeenmethodologiegetestvoorelkproductenderesultatenwerdenvergelekenvoortweesoortensatellietbeelden (SPOT-5en IKONOS)envoordriegeografische locatiesmetweinigidentiekesoorten.Deresultatenvanhetonderzoekendeoverdrachtervanaanhetstudiebureauhebbeneenmethodologischevooruitgangmogelijkgemaaktvooreenopera-tioneleproductie:geschikterewerkmethodenenalgoritmenhebbengeleidtoteenduidelijkeverbeteringvandeeindproductenbestemdvoorhettoezichtopenhetbeheervanbossen.
StudiegebiedenArdennen,BelgiëLotharingen,FrankrijkRif,MarokkoSatellietbeeldenIKONOSSPOT-5
Algemene automatische afbakening
van bospercelen aan de hand van een
IKONOS beeld.
P r o j e c t F O R E C A S T F e d e r a a l W e t e n s c h a p s b e l e i d
Instrumenten voor het bosbeheer
Pierre Defourny Unité d’Environnemétrie et de Géomatique Département des Sciences du Milieu et de l’Aménage-ment du Territoire - [email protected]
PartnerPierre Giot-WirgotUnité des Eaux et ForêtsDépartement des Sciences du Milieu et de l’Aménage-ment du Territoire - [email protected]
Boskaarten in Marokko op basis van semi-
automatische classificatie in 2006.
Boskaarten in Marokko op basis van
terreinmetingen en foto-interpretatie
in 2002.
1 0 1 1
D o e l s t e l l i n g > > >
M e t h o d o l o g i e > > >
R e s u l t a a t > > >
Hetontwikkelenvansoftwareapplicatiesomdeimpactvanmenselijkeactiviteiten,incasuveeteelt,opgraaslandteevaluerenviasatellietbeelden.
-ClassificatievandevegetatiemetbehulpvanIRShogeresolutiebeeldenenterreinwaar-nemingen.-ExtractievanseizoensgebondengroeiparametersuitNOAAAVHRRtijdreeksenvoordever-beteringvandeclassificatie,metnamededifferentiatievaneenjarigeendoorlevendegras-sen.Daarvoorwerdendebeeldeneerstvoorverwerktd.m.v.composietalgoritmegebaseerdophetcriteriumvanmaximaleNDVIenminimalezenithalehoek.-VerwijderenvanruisdooreenadaptieveSavitsky-Golayfiltermethode.-Bijkomendeanalysevandesignalenmetbehulpvaneenmulti-resolutiewaveletanalyse.-Kwantitatievebepalingvandehuidigetoestandvandeomheindeweidenmetbehulpvandegemiddeldenattebedekkingsbegrazingsgradiënt-methodeendePD54vegetatie-index.
Eengrafischeinterfacewerdontwikkelddiehetmogelijkmoetmakenvoordeveetelersomopeengebruiksvriendelijkewijzesatellietbeeldenteverwerkenenvegetatie-,veranderings-kaartenenbegrazingsgradientenzelfaantemaken.Dezeproductenwerdentevensaangemaaktvoorhetbetrokkengebied:-Devegetatiebleekdeafgelopenkwarteeuwweinigveranderdenwasvnl.tewijtenaanfluctuatiesinderegenval.Degrootsteveranderingbestonduitverruigingvaneendeelvanhetgebied.-Debegrazingsgradiëntdiewerdberekendopsatellietbeeldenwerdmeestalbevestigddoordeveldmetingen.Stervormigegradiëntenwerdenvastgesteldineenaantalomheindewei-dendievroegerintensiefwerdengebruikt.-ErwerdensubtieleverschillenvastgesteldtussenNDVI-tijdreeksenvaneenjarigeendoor-levendegrassen.Erwaseenhogerevariabiliteitinderesponsvaneenjariggras,zowelopdekortetermijn(binnendeseizoenen)alsopdelangeretermijn(tussendeseizoenen).Deverschillenwarenechterkleinenwerdendeelsgemaskeerddoordeplaatselijkeenseizoens-gebondenverschilleninneerslag.Naastneerslag,hebbenookvuurenhetbeheersbeleideensterkeinvloedopdeplantontwikkelinginhet(de)groeiseizoen(en).
CoördinatorGuy Hendrickx Agriculture and VeterinaryIntelligence and [email protected]
E a r t h O b s e r v a t i o n H e l p d e s k P r o g r a m m a S T E R E O 1 P r o j e c t R A N G E L A N D
L O K A L E V E G E T A T I E R A N G E L A N D
Een delicate balans DedrogeenhalfdrogegraslandenvanAustraliëvormenhettoneelvaneeneconomischzeerbelangrijkeextensieveveeteelt.Hetklimaatbestaateruiteenkort regenseizoengevolgddooreen langdroogteseizoen.Debeschikbaarheidvanwaterendevegetatiebepalendeomvangvandeveestapel.Degraslandenzijnfragielenoverbegrazingmetlanddegradatietotgevolgligtsteedsopdeloer.Voordeuitbatersvandeveeteeltbedrijvenishetvanbelangdeconditievandeweidelandenindegatentehoudenomwaarnodigdebeheerspraktijkenaantepassen.Ishetbijv.beterhetveevrijtelatengrazenovergrotegraslandenofhetterotereninkleinereomheindeweiden?Deevaluatievandetoestandvanhetgraslandisnieteenvoudig.Recentevegetatiekaartenbestaanniet,deveeteeltbedrijvenzijngigantischgrootendegraslandenbevindenzichineentoestandvanniet-evenwicht:dezeeronregelmatigeregenval veroorzaakt op korte termijn eengrote variatie in de vegetatiebedekking en ditmaskeerteventueeleenkwaliteitsverminderingvandegraaslandenoplangeretermijn.Desymptomenhierbijzijnhetopduikenvannaaktebodemendeverschuivingvanmeerjarigenaaréénjarigegrassoorten.Hetkomteropaanveranderingenindetoestandvandegraaslandendietewijtenzijnaanbegrazingtekunnenonderscheidenvannatuurlijkeveranderingenindevegetatie.Aardob-servatiekanhierbijhelpen.
De vegetatie beter in kaart gebrachtEenadviesbureaugespecialiseerdinhetgebruikvangeografischeinformatiesystemenindeveeteelteneenuniversiteitsloegendehandeninmekaaromdeAustralischeveetelershulp-middelenaan te reikenvoorhetbeheer vanhungraaslanden.NewcastleWaters Station,eenveeteeltbedrijfvanmeerdan10000km2(1/3vanBelgië!)en45000runderenindeNorthernTerritory,fungeerdehierbijalstestgebied.Eenmethodewerdoppuntgesteldomdeverschillendetypesgraslandmetbehulpvanhogeresolutiesatellietbeeldeninkaarttebrengen.Dankzijarchiefsatellietbeeldenwashetmoge-lijknategaanhoedetoestandvandevegetatiedeafgelopenkwarteeuwveranderde.Doorhetgebruikvaneenvegetatieindexwashetookmogelijkbegrazingsgradiëntenrondpuntenmeteenhogebegrazingsdruktebepalen.
P r o j e c t R A N G E L A N D F e d e r a a l W e t e n s c h a p s b e l e i d
Duurzaam grazen de koeien
PartnerRobert De WulfLaboratorium voor Bosbeheer en Ruimtelijke Informatietechnieken Vakgroep Bos- en [email protected]
http://dfwm.ugent.be/forman > Research > Australia
Eucalyptusmetondergroeivangras
Eucalyptusmetondergroeivanpolvormendegrassen
Laagstammiggemengdlaagopenbosmetondergroeivangras
Acaciametondergroeivangras
Graslandmetpolvormendegrassen
Grasland
Studiegebieden NewcastleWaters,NorthernTerritory,AustraliëSatellietbeeldenIRSAWIFSLANDSATMSS,TM,ETM+AVHRR
Vegetatietypes,
Newcastle Waters Station
1 2 1 3
D o e l s t e l l i n g > > >
M e t h o d o l o g i e > > >
R e s u l t a a t > > >
Om de grote hoeveelheden gegevens afkomstig van doorlopende tijdreeksen te verwer-kenzijnautomatischeenglobaleverwerkingsmethodennodig.Zemoetenbijdragentothetaanmaken,op regelmatige tijdstippen,vanheldereenwolkenvrije satellietbeelden. Inditverbandmaakte het project enerzijds de temporele synthese van een grote hoeveelheidgegevensvandeVEGETATION-instrumentenenonderzochthetanderzijdsdemogelijkheidomelksignaaldatwijstopeenrelevanteveranderingtekunnendetecteren.
Demethodevoortijdelijkesynthese,MeanCompositing,bestaatuit:-Eencontrolevandekwaliteitvandedata(verwijderingvanwolken,atmosferischesluiersenfoutegegevens).- Het berekenen vanhet gemiddelde voor elke spectrale band van deweerhoudendatatijdensdesyntheseperiode.Dezemethodediehetvoordeelheeftdatzerekeninghoudtmetalledatadietijdenseenbepaaldeperiodebeschikbaarennuttigzijn,werduitgebreidopwereldschaal.Decontrolevandekwaliteitvandepixelwaardenisgebaseerdopeenstaalvan110000referentiepixels,watdeidentificatievangeschiktedrempelwaardeneneenstatistischeaanpakopbasisvandediscriminerendeanalysemogelijkmaakte.Demethodesvoordedetectievanveranderingendiewerdenontwikkeld, zijngebaseerdopdedetectievandetijdelijkevariatiesinhetgedragvanhetsignaal.VoorheteerstwerdhettijdelijkesignaalonderzochtinallespectralebandenennietalleenmetdeNDVI-vegeta-tieindexdieuitsluitendhetroodenhetinfraroodgebruikt.DezestrikteaanpakwerdmogelijkdankzijderuimtelijkeentijdelijkecoherentievanhetsignaaldatgeproduceerdwerddoordeMeanCompositing-synthese.Demultispectraleanalysediebrederengedetailleerderis,maakthetmogelijkdekwaliteitvandeveranderingsdetectieteverfijnen.
Hetonderzoekheeftgeleidtotdeontwikkelingvanmeerderealgoritmendiegebruiktkunnenwordendoorteledetectiespecialistenofdoorautomatischesystemenvoormilieumonitoring,inrealtimeenopwereldschaal.Erwerdeenbehandelingsketenontwikkelddiecomposiet-beeldenaanmaaktopbasisvandeMeanCompositing-methode.Dezezeersoepeleensnelleketenismoduleerbaarinfunctievandetoepassingenenregionaleomstandighedenvanhetgeobserveerdemilieu.Inhetkadervandewetenschappelijkesamenwerkingmetinter-nationaleinstellingen,werdenverschillendeinstrumentenontwikkeldwaarvanersommigekunnenwordengebruiktvoordeverbeteringvaninstallatiesdievroegtijdigalarmslaanofalsinstrumentvoorecologischtoezicht:-Globaletijdreeksenvoorverschillendetijdintervallentussen2000en2005.-Tiendaagsedetectievandezonesdiegeschiktzijnvoordeontwikkelingvandetreksprink-haanvoordeperiode2000tot2005.-Detectieenkarakteriseringvanvrijewateroppervlakken,permanenteoftijdelijke,inNoord-Afrikavoorde jaren2003tot2005entoepassingvandemethodologieopglobaleschaal(nietgevalideerd).-Karakteriseringenopvolgingvandefenologieopcontinentaleenglobaleschaal.-EenglobaalmaskervandekunstgebiedenvoordegebruikersvanVEGETATION-gegevens.
E a r t h O b s e r v a t i o n H e l p d e s k P r o g r a m m a S T E R E O 1 P r o j e c t G L O B A L W A T C H
CoördinatorPierre DefournyUnité d’Environnemétrie et de Géomatique Département des Sciences du Milieu et de l’Aménagement du [email protected]
PartnersPatrick BogaertUnité d’Environnemétrie et de GéomatiqueDépartement des Sciences du Milieu et de l’Aménagement du [email protected]
Jean-Paul RassonLaboratoire interdisciplinaire de Géométrie statistique appliquée à la télédé[email protected]
G L O B A L E V E G E T A T I E G L O B A L W A T C H
Een gigantische hoeveelheid gegevensDankzijdeontwikkelingvanaardobservatieviasatellietkanmengemakkelijkeroverdoor-lopendetijdreeksenbeschikken.Datzijngegevensdiewereldwijdmetvasteregelmaatver-zameldwordendooroptischesensorenzoalsbijvoorbeeldhetVEGETATION-instrumentaanboordvandeSPOT-satellieten.Eendergelijke,doorlopendedataverzamelinglevertnatuurlijkeen gigantische hoeveelheid gegevens op. Ermoet dan ook een automatischemethodeontwikkeldwordenomze teanalyserenendenuttige informatieeruit tehalen.Voordeontwikkelingvanconcretetoepassingenzijntweeelementenuiterstbelangrijk:-enerzijdsmoetmenopbasisvandeverzameldegegevenswolkenvrijebeeldenkunnensamenstellenzodatmenelkpuntopdewereldkanonderzoeken;-anderzijdsmoetmenveranderingenindevegetatiedetecteren,zodatmendeontwikkelingervaninrealtimekanvolgen.
Moduleerbare hulpmiddelenHetprojectheeftgewerktmetgegevensdiegedurendezesjaardagelijksoverdehelewe-reldwerdenverzameld.Datbetekenteen indrukwekkendehoeveelheidvanmeerdan14terabytes(1TB=1024Gigabytes)teonderzoekengegevens.Hetprojectrichttezichopdedagelijksebehoeftenvandegebruikersophet terreinenheeftdewetenschappelijke sa-menwerkingmetdiverseorganisatiesgevoelig uitgebreid. Zowerd FAO (1)bijgestaanbijhetactievetoezichtopdetreksprinkhaandiegewassenopgroteschaalvernietigt,doordeomstandigheden tedetecterendiebevorderlijk zijnvoorhun snellevermenigvuldiging. ErwerdooksamengewerktmetdeNASAomdeevolutievanvrijewateroppervlakkentekarak-teriseren.Datiseenuitstekendeindicatoromeennakendedroogteofoverstromingsgevaarvroegtijdig tedetecteren.Dit onderzoekheeft eenpre-operationele fasebereikt,wat kanresultereningebruiksvriendelijkeafgewerkteproducten.Zezijnmoduleerbaarendusaantepassenaanspecifiekeopdrachtenvandegebruikersmaarookaandeomstandighedenvandegeobserveerdeomgeving.
StudiegebiedenDeheleaardeSatellietbeeldenSPOTVEGETATION
De bestrijding van de woestijnsprinkhaan
combineert satellietinstrumenten
met veldwerk.
(1)Voedsel-enlandbouworganisatievande
VerenigdeNaties
P r o j e c t G L O B A L W A T C H F e d e r a a l W e t e n s c h a p s b e l e i d
Nuttige informatie op wereldschaal
Eenjarige kleurcomposiet synthesebeeld
(MIR, NIR, R) voor het jaar 2005.
©FA
O
Veranderingsdetectie laat toe de omvang van de
ontbossing in het Amazonegebied te evalueren.
1 4 1 5E a r t h O b s e r v a t i o n H e l p d e s k P r o g r a m m a S T E R E O 1 P r o j e c t e n G L O V E G + G E O S U C C E S S
G L O B A L E V E G E T A T I E G L O V E G + G E O S U C C E S S
Zorg om het welzijn van de planeetMenselijkeactiviteitenbeïnvloedeninsteedstoenemendematededynamiekvanaardseeco-systemenenveroorzakendrastischeveranderingeninlandbedekkingen-gebruik.Ditheeftwereldwijdverstrekkendegevolgenvoorbiodiversiteit,klimaatenvoedselvoorziening.OmdezeproblemenbeterinkaarttebrengenmethetoogopeengezondereenveiligereplaneetwerdGMESopgericht.GMESstaatvoor“GlobalMonitoringforEnvironmentandSecu-rity”eniseengezamenlijkinitiatiefvanESA(EuropeseRuimtevaartorganisatie)endeEuro-peseCommissie.Hetisdebedoelingomcontinugegevensoverdeevolutievandetoestandvandeaardeteverzamelenentebewerkentotbruikbareinformatievoorbeleidsinstantiesenanderegebruikers.Lageresolutieaardobservatiesatellietenmakendagelijksopnamesvanhet volledige aardoppervlak en vormen hiervoor dan ook een belangrijke gegevensbron.Maarombetrouwbareinformatieaantelevereniseenbeterbegripnodigvanprocessendieplaatsvindenindeaardseecosystemen.
De globale veranderingen in landbedekking in kaart gebrachtDrieBelgischeonderzoeksinstellingencombineerdenhuncomplementaireexpertiseinéénconsortiummethetoogopeendoorgedrevenstudievandynamischeaardseecosystemenmetbehulpvanaardobservatie.HetonderzoekwoualdusbijdragentotdedefiniëringvanproductenendienstenbinnenhetGMESperspectief.Lageresolutiedatasetsvanverschillendesensorenwerdenopelkaarafgestemdzodateenunieke hoogkwalitatieve lange termijn tijdsreeks [1985-2005] van gegevens voor handenwasvoortrendanalysesinlandgebruikenlandbedekking.Deontwikkelingvanspecifiekeindicesmaaktehetmogelijkveranderingeninlandbedekkingtussendeseizoenenenvanjaartotjaartedetecteren.BovendienwerdindesavannesvanzuidelijkAfrikahetrisicoopbrandenhetherstelpoten-tieelvandevegetatiebepaaldwatvangrootbelangisvoorhetCO
2gehalteindeatmosfeer.
Deschattingvandeplantaardigeproductievanbossenenbelangrijkelandbouwteeltenwerdverbeterd,ondermeerdoorhetinrekeningbrengenvandeverdampingdoorvegetatieenbeperkingeninwaterbeschikbaarheid.Dezekwantitatievebenaderingleidttoteendieperbegripvandeglobalevegetatiedynamiekenmeerdoelgerichtebeleidsingrepen.
P r o j e c t e n G L O V E G + G E O S U C C E S S F e d e r a a l W e t e n s c h a p s b e l e i d
Een beter begrip van terrestrische ecosystemen
StudiegebiedenDeheleaarde,AfrikaenEuropaSatellietbeeldenNOAA-AVHRRMETEOSATMODISLANDSAT
D o e l s t e l l i n g > > >
M e t h o d o l o g i e > > >
R e s u l t a a t > > >
Dedoelstellingvanhetprojectishetverkrijgenvaneenbeterbegripvandedynamiekvanaardseecosystemendoor:-Hetontwikkelenvanopteledetectiegebaseerdemetingenvanbelangrijkeparametersvoordetoestandvandevegetatie(NDVI,NEP,...).-Hetanalyserenvandeevolutievandezeparametersoptiendaagse,seizoensgebondenenjaarlijksetijdschaal.-Hetkoppelenvandezeparametersaanecosysteemprocessenvoordewetenschappelijkeonderbouwbijdeontwikkelingvanproductenenoperationelediensten.
- VerbeteringvandeVITO-VTTNOAA-AVHRRverwerkingsketen,voornamelijkmetbetrekkingtotdegeometrieendekalibratievandebeelden.Deketenwerdookuitgebreidmetmodulesvoordebepalingvanvolgendeaardoppervlaktevariabelen:breedband albedo, vegetatiebe-dekkingsgraad (VCF), landoppervlakte temperatuur (LST),evaporatieve fractie (EF),water-deficiet index (WDI),temperatuursverschil vegetatie index(TDVI),evapotranspiratie(ET)enbodemvochtgehalte(SMC).-OntwikkelingvanhetPDRS(Prospect,Disord,Rahman6S)radiatietransfermodelvoorSPOTVEGETATIONspecifiekebio-geofysischeparameters.-UitbreidingvanC-Fixmodelvoordeschattingvandeproductiviteitvanvegetatieonderwatergelimiteerdeomstandigheden.-Opzettenvaneenverwerkingsketenvoorglobaledetectievanveranderingenvanspectrale,ruimtelijkeentemporelekarakteristiekenvanlandbedekking.-Ontwikkelingvannieuweveranderingsdetectie-indices:Som van de absolute waarde van de veranderingsvector(SCV), Verschil in geïntegreerde vegetatie indices(DIV)enSeizoensge-bondenshiftindex(hetverschiltussenSCVenDIV).-Evaluatievanbrandrisico-indicesmetbehulpvanbinairelogistiekeregressie;testvangese-lecteerdechlorofylgerelateerdeindicesopbasisvanFuelMoistureContent(FMC)insavanneecosystemenvanzuidelijkAfrika.-Ontwikkelingvaneenhergroeningsindexvoorhetopvolgenvanhergroeivanverstoordevegetatiedoorvergelijkingvanverstoordepixelsmetonaangeroerdereferentiegebiedenmeteenvergelijkbarebodem,vegetatieenklimaat.
-Nieuwebio-geofysischeproductenvoorhetSPOTVEGETATIONinstrument.-SchattingvanevapotranspiratieenbodemvochtgehalteoverEuropa.-EenlangetermijntijdsarchiefoverzuidelijkAfrikavoordeevaluatievanvegetatieverande-ringen.-Nieuweparametersvoordeanalysevandevariabiliteitvandevegetatiedynamiek.-KwantificeringenanalysevandejaarlijkseveranderingeninvegetatieinAfrikabezuidendeSaharatussen2000en2004.-Eenbetereinschattingvandekoolstoffixatiedoorvegetatie.-Nauwkeurigereinschattingvanbrandgevaarinsavannegebiedenenevaluatievandeher-groeivanvegetatienanatuurrampen.
Verandering in vegetatie voor Afrika
op basis van de SCV index (Absolute
sum of the change vectors) tussen
(a) 2000 en 2001,
(b) tussen 2001 en 2002,
en (c) tussen 2002 en 2003.
Coördinator Dirk Van SpeybroeckTeledetectie en aard-observatieprocessen [email protected]
Partners Pol Coppin Departement Landbeheer en [email protected]
Eric Lambin Unité de GéographieDépartement de Géologie et de Gé[email protected]
http://geofront.vgt.vito.be/geosuccess
G E O S U C C E S SUp-to-date aardobservatieproducten beschikbaar via het internet HetoperationeleGEOSUCCESSServiceCentersteltgebruikerseenbredewaaiervanaardobservatieproductenterbeschikkingwaarmeezedevegetatiebedekkingen-para-metersoveralterwereldkunnenopvolgen.HetdoelvanhetGEOSUCCESSServiceCentreDemonstrationprojectwasdegebruikersbetervandiensttezijndoorhetcontinube-schikbaarstellenvangeactualiseerdebeeldendieeenbijna“realtime”opvolgingvandevegetatieparameterstoelaat.Dezeserviceisgekoppeldaaneenhelpdeskdiegebruikersassisteertdoorhunspecifiekevragentebeantwoorden.DeGEOSUCCESSdienstenwordenbeschikbaargemaaktviadewebsitehttp://geofront.vgt.vito.be/geosuccess.Deweb-siteverschaftextrauitlegronddeproducten,enlaattoetebladerendoordebeschikbareproductenomzoeenkeuzetemaken.OndertussenisdeGEOSUCCESSwebsiteuitgebreidmeteengroteraanbodaanproducten,extrakeuzeparametersennieuwediensten.GEOSUCCESSiseenprojectvanGIM,TrasysenVITO.
1 6 1 7
Instrumentenvoor toezichtopde landbouwontwikkelenvooren inpartnerschapmetdeadministratievanhetWaalseGewest,zowelophetgebiedvanproductieactiviteitenalsvoordeactiviteitendieverbandhoudenmetmilieubescherming(agromilieumaatregelen).
Erwerdenverschillendetoepassingenontwikkelddankzijdegezamenlijkeexpertisevandeverschillendeteams.Dieexpertisemaaktehetmogelijkoptimaalgebruiktemakenvanderuimtelijkeinformatievandriezeeradequateinformatiebronnen:-Hetgeïntegreerdebeheers-encontrolesysteem(SIGEC)datsinds1997operationeelisineencartografischeversiebinnendeAlgemeneDirectieLandbouw.Datsysteemgeeftinfor-matieoverdevorm,deplaatsenhetgebruikvanbijnaallelandbouwgrondeninhetWaalsegewest.Deinformatiewordtjaarlijksbijgewerkt.-Een instrumentvoor rendementsvoorspelling(B-CGMS)ontwikkeldopbasisvaneenEu-ropees systeemvoor rendementsprognosegebaseerd opgespatialiseerde agrometeorolo-gischewaarnemingen(meteorologischegegevens,bodemkunde,fenologie)dateenreeksbiofysische variabelen aanlevert die nuttig kunnen zijn voor de controle van de toestandvandelandbouw(biomassa,rendementvandezaden,bladindex,staatvandewaterstress,enz.).-Deteledetectiegegevens.Deruimtelijkebasiseenheiddiealsreferentie-eenheidwerdgekozenvoordeontwikkelingvandeverschillendeapplicatieswashetlandbouwperceel.
Hetprojectheeftdeadministratieseenreeksonmiddellijkbruikbareindicatorenopgeleverdvoordecontrole,deomkaderingenhetalgemenetoezicht,waaronder:-Deoptimaleplaatsingvandekeerstrokenaanderandvandeverbouwdepercelen.-Derendementsvoorspellingen.-Dediversiteitvanbeplantingen(wisselbouw).-Deevaluatievandekwaliteitvandeopeenvolgendebeplantingen.-Deoppervlaktevandeakkerlandendiebraakblijventijdensdewinter.-Heterosierisico.-Hettoezichtopdegroottevandeverbouwdepercelen.-Hettoezichtopdewaterstress.-Decontrolevandekeerstrokengelegenlangsdeverbouwdepercelen.-Decontrolevandegrondbedekkingvanlandbouwpercelentijdensdewinter.-Hettoezichtopdestikstofbemestinginmaïs.-Deomschrijvingvandeelementenvanhetagro-ecologischenetwerk.-Deoptimaleplaatsbepalingvandeextensievegrasstrokenoppermanenteweiden.-Decontrolevandeextensievegrasstrokeninpermanenteweiden.-Deverspreidingvandepercelenvandelandbouwbedrijven.
HetWaalseGewest is in2006begonnenmetdeoperationele toepassingvanenkelevandezeindicatoren.
D o e l s t e l l i n g > > >
M e t h o d o l o g i e > > >
R e s u l t a a t > > >
Coördinatoren Bernard Tychon Département des Sciences et Gestion de l’environnementULg [email protected]
Alain Istasse Ministère de la Région wallonneDirection générale de l’Agriculture [email protected]
Partners Charles Debouche Unité de Mécanique des fluides et [email protected]
Pierre DefournyUnité d’Environnemétrie et de GéomatiqueDépartement des Sciences du Milieu et de l’Aménagement du [email protected]
Robert Oger Biométrie, Gestion des données et Agrométéorologie Centre wallon de Recherches agronomiques de [email protected]
E a r t h O b s e r v a t i o n H e l p d e s k P r o g r a m m a S T E R E O 1 P r o j e c t S A G R I W A T E L
http://sagriwatel.cra.wallonie.be
De indicator laat toe om de percelen
op te delen in 4 N-bemestingsklassen:
tekort (oranje), normaal (groen),
overbemesting (rood) en onbepaald (geel).
L A N D B O U W S A G R I W A T E L
De landbouwwereld vandaagDe landbouw inWallonië volgt de Europeseevolutie.Naast deproductie van voedsel engrondstoffenkrijgtdelandbouwtemakenmetnieuwetakeninzakeplattelandsbeheerenmilieukwaliteit.Opadministratiefvlakzijnderegionaleinstanties,diesinds2002devolledigeverantwoordelijkheiddragen,deschakeltussendelandbouwersendevoortdurendevolue-rendedirectievenvandeEuropeseGemeenschap.Dezecentralefunctieomvatnietalleendecomplexeorganisatievandeverdelingvandesubsidies,maarookdeverantwoordelijkheidvoorveleaspectenvanagromilieubeleidzoalsdeinstandhoudingvanecosystemen,hetbe-houdvandelandschapsdiversiteit,debeschermingvanhetlokaleplattelandspatrimonium,deduurzaamheidvandelandbouw,enz.
De instrumenten van de geomaticaVoordezegrootschaligeplanningopdrachtenzijndeinstrumentenvandegeomaticauiterstnuttigvoortoezicht,controleenbesluitvorming.HetSAGRIWATEL-project,waarvieronder-zoekscentrabijbetrokkenzijn,heeftdeteledetectiegeïntegreerdineengeheelvaninforma-tiesystemen,metalsdoeldeontwikkelingvanpraktischetoepassingenophetterrein.Dezetoepassingenleverenwaardevolleinlichtingenopoveragromilieumaatregelendiedelandbouwerskunnenaanwendenophungronden,bijvoorbeelddeoptimaleplaatsingvangrasstroken,deopvolgingenrotatievanculturen,heteventuelegebruikvangrondbedekkersindewinterofdejuistedoseringvandemineralestikstofopmaïsvelden.Dezegegevensmakenhetmogelijkdelandbouwwereldteomkaderenenteondersteunen.
StudiegebiedenAttert,ThimisterenChastreSatellietbeeldenQUICKBIRDSPOT-5SPOTVEGETATION
P r o j e c t S A G R I W A T E L F e d e r a a l W e t e n s c h a p s b e l e i d
Een totaalzicht op percelen
Potentieel van zeer hoge resolutie-
beelden om houtachtige landschaps-
elementen te identificeren.
Kleine bosjes en bomenrijen
Hagen
Solitaire bomen
1 8 1 9
Dealgemenedoelstellingvanhetprojectisdeontwikkelingvaneengewasgroeimodelopregionaleschaal,dateenbelangrijkehydrologischecomponentbevatendatregelmatigbij-gewerkt kan worden met behulp van teledetectiegegevens, zowel optische als SAR. Denadruk ligtopdecombinatievaneengroeimodeleneenruimtelijkverdeeldhydrologischmodel,omopdiemaniergoederamingentekunnenopstellenoverdeoogstparametersenoverhetwatergehaltedatindebodembeschikbaarisvoordeverschillendegewassen.
Tweevroegerontwikkeldemodellen,WOFOSTenTOPLATS,wordensamengevoegdtoteennieuwmodel:TOPCROP.Ditleverteenbeteresimulatievanhetvochtdatindebodembe-schikbaar is voor de groei van gewassen en geeft een raming van de vochtigheid in debovenstelaagvandebouwvoor,wathetmogelijkmaaktdebladoppervlakteindex(LAI)teberekenenaandehandvanSAR-gegevens.
Deexperimenteleresultatendiedetweeaardobservatietypes(optischenSAR)combineren,hebbendeefficiëntievandegeïntegreerdeaanpakbewezenenopenendewegnaartoekom-stigepre-operationeleontwikkelingen.Debelangrijksteresultatenvanhetprojectzijn:-Grotepercelendiebetergeobserveerdkunnenwordendoorteledetectiesystemenkunnenrepresentatiefzijnvoorhetgeheelvanderegionaleverdeling.-Deruwheidvandegrondkanmoeilijkoperationeelgemetenwordenopregionaleschaal.Deberekeningsmethodemoetdaaromrekeninghoudenmetdeonzekerheidronddezepa-rameter.-Alleenderelatieveevolutievanhetbodemvochtwatergehaltekanregelmatiggeraamdwor-den.-Devochtigheidvanhetbodemoppervlakkanwordengeschatdankzijdecombinatievaneenhydrologischmodeleneengewasgroeimodel,omdekritischeinformatieteleverendienodig
isomdebladoppervlakte-index(LAI)uitSAR-gegevensafteleiden.-DenauwkeurigheidvandeberekeningvandeLAIopbasisvanoptischegegevensofSAR-gegevensisvandezelfdeordegrootte.DeSAR-sensorenkunnendeoptischetijdreeksenefficiëntaanvullen,vooraltijdensdeperiodesvansnellegroei.-DeberekeningvandeLAIuitSAR-gegevenskangebeurendoorgebruiktemakenvandeuurverdelingvandeneerslag.Metingenophetterreinzijnnietnodig.-DeEnsembleKalmanFilter-methodegeeftgoederesultatenbijdeverwerkingvangegevensinhetTOPCROP-model,enmaakthetmogelijkrekeningtehoudenmetdenauwkeurigheidsniveausvandeverschillendeinformatiebronnen.
D o e l s t e l l i n g > > >
M e t h o d o l o g i e > > >
R e s u l t a a t > > >
CoördinatorPierre DefournyUnité d’Environnemétrie et de GéomatiqueDépartement des Sciences du Milieu et de l’Aménage-ment du [email protected]
PartnersNiko Verhoest Laboratorium voor Hydrologie en WaterbeheerVakgroep Bos- en [email protected]
Claude Jamar Centre Spatial de Liè[email protected]
E a r t h O b s e r v a t i o n H e l p d e s k P r o g r a m m a S T E R E O 1 P r o j e c t S T E R E O C R O P
L A N D B O U W S T E R E O C R O P
Hoe optische beelden en SAR-gegevens te combineren?Landbouwers beheersen het telen van landbouwgewassen alsmaar beter en de controlevandeverschillendeproductiefactorenwordtsteedsgespecialiseerder.Zobeïnvloedtdeop-brengstvoorspelling bijvoorbeeld heelwat beslissingen op regionaal of nationaal vlak, enbepaaltzedeplanningopEuropeesenmondiaalniveau.Dankzijsatellietgegevenswordensindsenkelejarengewasgroeimodellenontwikkeld.Hoewelzeernuttig,kunnenzenogverderverfijndworden,meerbepaalddooroptimaalge-bruiktemakenvandetroevenvandeverschillendesensorenofdooreenhydrologischecom-ponentte introduceren.Debeschikbaarheidvanwater is immerseensleutelelementvoordeontwikkelingvangewassen.HetisdieuitdagingdiehetSTEREOCROP-projectmetsuccesheeftaangepakt.Hettoondeaandathetmogelijkiseenbetereschattingtekrijgenvanhetbeschikbarewaterindebodemenvandeopbrengstenopregionaalvlak.Decombinatievanparametersvanradar-enoptischegegevens,metlageenhogeresolutie,endekoppelingvaneengewasgroeimodelaaneengeo-hydrologischmodelvormdehiervoordebasis.
Wat zal de opbrengst zijn ? Satellietgegevens van de Leemstreek en de Zwalmstreekwerden aangevuldmet terrein-metingenvoorviergewassen:maïs,suikerbieten,tarwe,aardappelen.Desynchronisatievandeverzamelingvandezegegevensmetdedoortochtvandesatellietenmaaktehetmogelijkdemethodezonauwkeurigmogelijktekalibrerenentevalideren.Deverschillendeonder-zoeksgroepenhebbenhunkennisinhydrologie,agronomieenvoorbehandelingvanradar-beeldensamengevoegdomhetgroeisimulatiemodelteverfijnen.Ditmodel,gekoppeldaanhethydrologischmodel,maakteenramingmogelijkvandevochtigheidsgraadvandebo-venstelaagvandeakkerbodem.Daaruitkunnenbelangrijkeparametersvoordeopbrengst-schatting,zoalsdebladoppervlakte-index,wordenafgeleid.Deopvolgingvandegroeiwordtbovendienop regelmatige tijdstippengeactualiseerddoorde integratievan recentesatel-lietgegevens.Hetprojectheeftgeleidtotdeontwikkelingvaneenprototypewaarvanhetinteressantzouzijnomdattevaliderenindetijd,doorervariatiesvanhetenejaarnaarhetandereinoptenemen,maarookinderuimtedoorhetmodeltoetepassenopgewassendieinanderestrekengeteeldworden.
StudiegebiedenLeemstreekStroomgebiedvandeZwalmSatellietbeeldenENVISATASARERS-2SARSPOT-HRVSPOTVEGETATIONENVISATMERIS
P r o j e c t S T E R E O C R O P F e d e r a a l W e t e n s c h a p s b e l e i d
Een regionaal model voor de groei van gewassen
Een model van gewasgroeisimulatie wordt
gekoppeld aan een hydrologisch model
om gewasparameters, zoals de bladopper-
vlakteindex (LAI), te schatten.
SAR dataOptical data
Hydrological model
Crop growth model
20 2 1
D o e l s t e l l i n g > > >
M e t h o d o l o g i e > > >
R e s u l t a a t > > >
Het BLUETONGUE-project heeft als doel de kans opaanwezigheidvandeziekteoverbrengertemodellerendoor via satellietbeelden verkregen klimaatinformatietecombinerenmetterreingegevensoverdeaanwezig-heidvanhetmugjeCulicoides.Omdathetmugjezeerkleinis,ishetookinteressantomdewindomstandig-hedenendeverspreidingvandeziekteoverlangeafs-tandentekwantificeren.
DekansopaanwezigheidvanCulicoideswerdgemo-delleerdopbasisvanparameterszoalsdemaandelijksetemperatuurendevegetatie-index(NDVI),dieuitjaar-lijkse tijdreeksen van MODIS-satellietbeelden wordenberekend.Hierbijwerdendriemodelleringstechniekengebruikt: de logistische regressie (LR), artificiële neu-ralenetwerken(ANN)endeecologischeniche factoranalysis(ENFA).Deresultatenwerdenvergelekenvoorverschillendemonstergrootten,metofzondercorrela-tietussendeparameters.WindrichtingenwindsnelheidzoalsgemetendoorhetEuropeanCentre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) en lokaleweerstations,worden in verband gebrachtmet dereeksopeenvolgendebesmettehaarden.Ineentweedestapwordendezegegevensverge-lekenmetdeprobabiliteitskaartenvandeaanwezigheidvandeoverbrengeromeenvoor-spellingsmethodeteontwikkelenvoordevermoedelijkeverspreidingvandeziekteopbasisvandewindrichtingenderecentbesmettezones.
De statistische vergelijking van de verschillendemodelleringsmethoden heeft het belangaangetoondvandeANN-benadering:neuralenetwerken (ANN)blijkenefficiënterdan lo-gistischeregressie(LR),vooralwanneergeenrekeningwordtgehoudenmetdecorrelatie
tussendevariabelen.DeENFA-analysegeeftmeerdetailsvoorgebiedenmeteengunstigehabitatvoordeziektedrager.Dekeuzevoordeeneofdeanderemethodehangtafvanhetgewensteresultaat.OmeenkaartvoorhetrisicovanuitbreidingvaneeninfectiehaardtemakenblijktdeANN-benaderingdebeste.Omdaarentegendebiologischeprocessenteverduidelijkendieleidentotdeaanwezigheidvandeoverdrager, ishetbeterberoeptedoenopdeLR-methode. De probabiliteitskaartenwerden gevalideerd door een goedeovereenstemmingmetdegebiedenwaardeaanwezigheid/afwezigheidvanCulicoidesviavangstenophetterreinkonwordenaangetoond.HetonderzoeksteamheefteengoedecorrelatiekunnenaantonentussendewindbanenendeverschillendeontwikkelingsfasenvandeziekteinGrieken-landenBulgarije.Eenoperationeledienst,opgezetomdemodelleringvandewindbanenteintegrerenindeanalysevanhetepidemiologischverloop,werdgevalideerdtijdensdeverspreidingvandevirushaardeninBelgië,NederlandenDuitslandtijdensdezomervan2006.
CoördinatorGuy Hendrickx Agriculture and Veterinary Intelligence and [email protected]
PartnerReginald De DekenAnimal Health DepartmentPrins Leopold Instituut voor Tropische [email protected]
E a r t h O b s e r v a t i o n H e l p d e s k P r o g r a m m a S T E R E O 1 P r o j e c t B L U E T O N G U E
www.avia-gis.com > Projects > Bluetongue
Correlatie tussen windbanen en ziek-
te-uitbraak van 1998 in de Dodekane-
sos eilanden in Griekenland.
C A R T O G R A F I E B L U E T O N G U E
Het virus trekt noordwaartsBlauwtongof“bluetongue”iseenvirusziektebijherkauwers.Allesoortenherkauwerskun-nendeziektekrijgen,maarvooralschapenwordenerdoorgetroffen.Blauwtongismeestaldodelijkenwordtovergebrachtdoorknijten(zeerkleinemugjesvanhetgenusCulicoides).Dezeaandoening,dievroegeralleenveelvoorkwamintropischeensubtropischegebieden,heeftzichrond1998verspreidoverhetheleMiddellandseZeegebiedenisdaarnanaarhetnoordenopgeruktviaGriekenland,AlbaniëenBulgarije.InBelgiëwerdendeeerstegevallenin 2006gemeld.Naast debesmettingshaarden inNederlandenWest-Duitsland is dat demeestnoordelijkelocatiediebekendis.
Verspreiding in de gaten houdenBlauwtongisinonzestrekeneenonverwachteaandoening.DeWerelddierengezondheidsor-ganisatiekarakteriseertzealseen“oprukkende”ziekte.Naastsanitairemaatregelenophetterrein,zoalsopsporingentransportbeperkingen,blijkeninstrumentenvooractievebewakingzeernuttigomdeverspreidingvanhetvirustevolgenentebegrijpen.Naasthettransportvanbesmettedierenschijntdeverspreidingvanknijtenviadewindeenbelangrijkemaniervooruitbreidingvandeziekte.ErwerdsoftwareontwikkelddiegebruikmaaktvaninformatieuitsatellietbeeldenomdevermoedelijkeaanwezigheidvanCulicoidesinteschattenenhetverspreidingspatroonvandeverschillendesoortenvanditmugjenauwkeuriger inkaarttebrengen.Methetoogopdemogelijkegevolgenvoordegezondheidvandedierenenvoordeeconomie,zijndergelijketoepassingenessentieel,nietalleenomcrisissituatiesgecoördi-neerdaantepakken,maarvooreenbeterinzichtinderisicofactorenvoorbesmetting.
Studiegebieden GriekenlandBulgarijeSatellietbeeldenMODIS2000(tijdreeks)METEOSAT
P r o j e c t B L U E T O N G U E F e d e r a a l W e t e n s c h a p s b e l e i d
Blauwtong in opmars
Gemiddelde kans op aanwezigheid van
Culicoides obsoletus in Griekenland op basis
van 30 modellen van logistische regressie.
Donkergroene gebieden hebben een hoge
waarschijnlijkheid, bruine gebieden een lage.
De ziekte wordt overgedragen door
een beet van een knijt van de
Culicoides familie.
22 23
HetaanleverenaanhetNGIvaneenprototypevaneenoperationeelsysteem,datautoma-tischdebelangrijkeveranderingenindebebouwingenhetwegennetopspoort,waarvooreendringendeaanpassingvandedatabankopschaal1:10000vanhetNGInodigis.
Voormeerderetestzones,werdeentoepassingontwikkelddiehetmogelijkmaaktautoma-tischeenveranderingskaartvanhetwegennetwerkendebebouwingaantemakenopbasisvandevectoriëledatabankvanhetNGIendeSPOT-5beelden.Desplitsingvandetoepas-sing inverschillendemodulesopentdemogelijkheidomookanderegegevensbronnentegebruiken.
D o e l s t e l l i n g > > >
M e t h o d o l o g i e > > >
R e s u l t a a t > > >
CoördinatorHugues BruynseelsNationaal Geografisch [email protected]
PartnerMarc Acheroy The Signal and Image Centre Koninklijke Militaire School [email protected]
E a r t h O b s e r v a t i o n H e l p d e s k P r o g r a m m a S T E R E O 1 P r o j e c t E T A T S
www.sic.rma.ac.be/Projects/ETATS
01001101101010111010100101011101100111010100100111011101101 01001101101010111010100101011101100111010100100111011101101 01001101101010111010100101011101100111010100100111011101101 01001101101010111010100101011101100111010100100111011101101 01001101101010111010100101011101100111010100100111011101101 01001101101010111010100101011101100111010100100111011101101 01001101101010111010100101011101100111010100100111011101101 01001101101010111010100101011101100111010100100111011101101 01001101101010111010100101011101100111010100100111011101101 01001101101010111010100101011101100111010100100111011101101 01001101101010111010100101011101100111010100100111011101101 01001101101010111010100101011101100111010100100111011101101 01001101101010111010100101011101100111010100100111011101101 01001101101010111010100101011101100111010100100111011101101 01001101101010111010100101011101100111010100100111011101101 01001101101010111010100101011101100111010100100111011101101 01001101101010111010100101011101100111010100100111011101101 01001101101010111010100101011101100111010100100111011101101 01001101101010111010100101011101100111010100100111011101101 01001101101010111010100101011101100111010100100111011101101 01001101101010111010100101011101100111010100100111011101101 01001101101010111010100101011101100111010100100111011101101 01001101101010111010100101011101100111010100100111011101101 01001101101010111010100101011101100111010100100111011101101 01001101101010111010100101011101100111010100100111011101101 010011011010101110101001010111
C A R T O G R A F I E E T A T S
Heel België op schaal 1:10 000EenvandebelangrijkstetakenvanhetNationaalGeografischInstituut(NGI) isheelBelgiëdigitaalinkaarttebrengenmetgegevensopschaal1:10000.Datiseenzeerinteressanteschaal,wantzemaakthetmogelijkhetheleterritoriumteomvattenenistegelijkvoldoendegedetailleerd.Totdezeomvangrijkeopdrachtbehoortookhetbijhoudenenactualiserenvandetoestand.Vooraldebebouwingen hetwegennet veranderen voortdurend.Om te voldoen aan de vraag naargeografischeinformatievandepotentiëlegebruikersmoetendiegegevensre-gelmatigwordenaangepast.
Veranderingen detecterenOmtijdtewinnen,zouhetINGgraagbeschikkenoversemi-automatischemetho-desomrecente,belangrijkeveranderingenindebebouwingenhetwegennetoptesporen.HetteamvandeKoninklijkeMilitaireSchoolheeftonderzochthoesatel-lietbeeldendaarbijgebruiktkunnenworden.DedatabasevanhetNGI,diedateertuit2002,werdvergelekenmetSPOT-5beeldenuit2004en2005vaneenbeperktaantalzones,zowelindevoorstadalsophetplatteland.Eenvandemoeilijkhedenvandezenieuwemethodeishetaantal“valsealarmen”toteenminimumtebe-perken.Datzijnmeldingenvaneenveranderingindebebouwingofhetwegennetdienooitheeftplaatsgevonden.
Een resolutie van 5mDemogelijkhedenvandeSPOT-5satellietbeelden(2,5of5mruimtelijkeresolutie)werdenvergelekenmetdezevandeIKONOS-satellieten(1mresolutie).Eenreso-lutievan5mbleekvoldoendeomhetwegennetengebouwenvaneenbepaaldegrootteteonderscheiden.Hetzijninderdaaddieelementenvanhetstadsweefseldiesnelveranderenendusdebeslissingenoverplanningenbeheerbeïnvloeden.
StudiegebiedenSint-Niklaas2002Luik1997Brussel1994Charleroi1993SatellietbeeldenPanchromatischeenmultispectraleSPOT-5opnames20042005
P r o j e c t E T A T S F e d e r a a l W e t e n s c h a p s b e l e i d
Hoe recente veranderingen in de bebouwing te registreren?
SPOT-5 beeld van de streek van Sint-Niklaas.
Veranderingskaart voor de streek
van Sint-Niklaas.
24 25
D o e l s t e l l i n g > > >
M e t h o d o l o g i e > > >
R e s u l t a a t > > >
C A R T O G R A F I E G I S D E T E C T O R
Kwaliteit metenVoor bedrijven die digitale wegenkaartenmaken, is het actualiseren van wegenkaarten,geografischedatabestandenen informatiesystemeneenzwareopdracht.Vooralwegen innieuweverkavelingenofoppasaangelegdeindustrieterreinenblijkennogaleensteontbre-ken.Decorrectiesaanbrengenmetbehulpvandetraditioneletechniekenzoalstopografischeopmetingendooreenlandmeter,visueleinterpretatievanluchtfoto’sensatellietbeeldenisarbeidsintensiefendusduur.Bovendienishetverzamelenvankwalitatiefbetrouwbaregeo-spatialedataenhetopsporenvanfoutegegevensnieteenvoudig.Satellietbeeldenmetzeerhogeresolutiekunnenhiereenoplossingbieden.Deautomatischedetectievanveranderin-genenonregelmatighedeninbestaandedatabestandenmetbehulpvandezebeeldenkaneenbelangrijkinstrumentvormenbijdekwaliteitscontroleendeactualiseringvanruimtelijkeinformatie.
Publiekprivate samenwerkingDitprojectwaseensamenwerking tussen tweeonderzoekteamsvandeUniversiteitGenteneenprivé-bedrijfdatdigitalewegenkaartenontwikkeltenwaarvanhetEuropesehoofd-kwartierzichinGentbevindt.HetisdanooknietverwonderlijkdatdestadGentalstestzonefungeerde.Tijdenshetprojecthebbendewetenschappelijketeamsverschillendebenaderin-genvergeleken.Inzakemethodologieboektenzeeenenormevooruitgang,metnamebijdeverfijningvandekwaliteitsbewakingvangeografischedatabestanden.
StudiegebiedenGentSatellietbeelden QUICKBIRDIKONOS
Voorbeeld van veranderingsdetectie op
basis van objecten aan de hand van kruis-
punten.
(a) Superpositie van de twee datasets
(b) Kruispunten gedetecteerd op satelliet-
beeld aligneren met op kruispunten op
rasterdata
(c) Ontdekte afwijking ten gevolge van
vervorming van de structuur (rood) en van
verplaatsing (blauw)
P r o j e c t G I S D E T E C T O R F e d e r a a l W e t e n s c h a p s b e l e i d
Deontwikkelingvaneen realistischeenhaalbareautomatische tool voordedetectievanveranderingenenanomalieëninbestaandedatabankenmetbehulpvanzeerhogeresolutie(ZHR)satellietbeelden.HiervoorbeoogthetprojectinwelkemateteledetectieencomputervisionkunnenwordeningezetbijhetopsporenvananomalieënbinneneenGIS-databaset.o.v.de“reëlewereld”enwilhet,ineentweedefase,dezeparametersenalgoritmeninzettenbijdeontwikkelingvaneenautomatischkwaliteitsbeoordelingssysteem.Degebruiktemethodecombineertalsvolgteentop-downbenaderingdiedekwaliteitvandeverctordataprobeerttedefiniërenentemeteneneenbottom-upbenaderingdiepoogtbetrouwbareinformatieafteleidenuitrasterdata(satellietbeelden):-Extractievan interessanteelementenzoalshoekenen randenuitVHRbeelddataaandehand van twee randdetectoren. Bepaling van kwaliteit van geëxtraheerde elementen opbasisvandetectieratioengemiddeldesegmentlengte.-Bepalingvanparameterinstellingvandetectorenvooroptimaleextractievanwegen.-Ontwikkelingvanprototypevoorextractievanwegenkarakteristiekenuitverschillendetypes beeldmateriaal bronnen zonder nood aan bijkomende interventie van een beeld-verwerkingexpert.TestenvanprototypeopIKONOSbeeldvoorverschillendetypeswegen.-Dekwaliteitsbeoordelingvangeoruimtelijkedata:selectievandeBufferOverlayStatistics(BOS)procedureopbasisvan literatuurstudie.Bepalingvankadervoorde toepassingvandezeprocedurezowelopvector-alsoprasterniveau.-GeautomatiseerdekwaliteitsbeoordelingopinformatieafgeleiduitVHR-data.
Bepalingvanalgemeenkaderbepaaldvoordeautomatischebeoordelingvandekwaliteitvaneenwegennetdatabase,opbasisvanzeerhogeresolutiebeelden.AandehandhiervanwerddekwaliteitvandebestaandeTeleAtlas-databaseonderzocht.DeresultatentoondeneengemiddeldeverplaatsingvandeTA-dataindebeschouwdetestzonevan1,8m.
CoördinatorenJohan D’HaeyerVakgroep Telecommunicatie en Informatieverwerking [email protected]
Tele Atlaswww.teleatlas.com
Partner Philippe De MaeyerVakgroep [email protected]
E a r t h O b s e r v a t i o n H e l p d e s k P r o g r a m m a S T E R E O 1 P r o j e c t G I S D E T E C T O R
Op zoek naar nieuwe wegen
http://iknow.ugent.be
(a) (b) (c)
26 27
D o e l s t e l l i n g > > >
M e t h o d o l o g i e > > >
R e s u l t a a t > > >
C A R T O G R A F I E E N R U I M T E L I J K E O R D E N I N G M A M A S U
Detectie van gebouwen en wegen is een moeilijke taakInstedelijkegebiedenveranderenhetwegennetenvooraldebebouwingvoortdurend.Erwordtdrukgerenoveerd,erkomennieuwegebouwenbijenandereverdwijnenweer.Omallerlei redenen (stadsvernieuwingsprojecten, ruimtelijke ordening, navigatiesystemen, ...)hebbenheelwatoverheidsinstantiesenondernemingenbehoefteaan informatieoverdemeestactueletoestand.Satellietbeeldenmetzeerhogeresolutie(ZHR)zijneenbelangrijkhulpmiddelomveranderingeninhetstadsweefseltedetecteren.Tochishetgebruikervannieteenvoudig:doorhetdichtewegennetendezeerheterogeneaardvandegebouwenzijndetailsmoeilijkteonderscheiden.Bovendienhebbenverschillendeoppervlakken(asfaltendakenbijvoorbeeld)gelijkaardigespectralekarakteristiekenzodatookdaarhetonderscheidmoeilijktemakenis.
Meten van geometrische activiteit biedt een oplossingTweeteamsontwikkeldeneennieuwemethodevoordeextractievanstedelijkeobjectenuit ZHR-beelden. Zebekekennietalleendespectralekenmerkenvaneenbeeldpixel (hetgereflecteerdedeelvanhetzonlichtvoorverschillendegolflengten)maarookwatdeon-derzoekersde‘geometrischeactiviteit’noemen.Hetbepalenvandegeometrischeactiviteitbehelstallereerstdedetectievanlineairestructurenenhoekenendaarnadeplaatsbepalingvanelke pixel ten opzichte van deze structuren.Demethodewerd getest op IKONOSenQUICKBIRDbeeldenvoortweetestlocatiesinGent.Vergelekenmettraditioneletechniekenleiddedemethodetoteeneengevoeligeverbeteringvandenauwkeurigheid,vooralvoordeextractievanwegen.
StudiegebiedenWatersportbaanGentSatellietbeeldenQUICKBIRDIKONOS
P r o j e c t M A M A S U F e d e r a a l W e t e n s c h a p s b e l e i d
Algemenedoelstelling:Verbeterdeextractie van stedelijke objecten (wegen, gebouwen) uit satellietbeeldenmetzeerhogeresolutie(ZHR).Specifiekedoelstellingen:- Indicesvangeometrischeactiviteitontwikkelen,alsalternatiefvoordemeertraditioneletextuurmaten,diedegeometrie van stedelijkeobjecten in ZHR-satellietbeeldenbeterbe-schrijven.-Eenstrategievoorstellenvoorhetselecterenvandemeestgeschikteindicesvangeometri-scheactiviteitvoormultivariateclassificatievanstedelijkegebieden.- De nauwkeurigheidsverbetering beoordelen van de classificatie van stedelijke objecten,verkregenaandehandvandegeselecteerdeindicesvangeometrischeactiviteit.
-Beschrijvingvanverschillendeaspectenvangeometrischeactiviteit,gebaseerdophetge-bruikvanhoekdetectoren,randdetectorenenmorfologischeoperatoren.Deontwikkeldein-dicatorenwerdenonderzochtophunvermogenomstedelijkeobjecten(wegen,gebouwen)tedetectereninZHR-beelden.- Definitie van kennisgebaseerde classificatiescenario’s om het potentieel van de voorge-steldeindicatorenvoordekarteringvanstedelijkegebiedenteonderzoeken.- Vergelijking van het gebruik van indicatoren van geometrische activiteit met objectge-baseerdekenmerken,gegenereerddooreCognitionsoftware,voorhetinkaartbrengenvanstedelijkeobjecten.Resultatenwerdenvergelekenmetdewerkelijketoestandophetterreindoorvisueleinterpretatievandebeelden,gebruikvangrootschaligeluchtfoto’senaanvul-lendecontrolesophetterrein.
Hetgecombineerdgebruikvangeometrischeactiviteitsmaten,gebaseerdoplijndetectieentoepassingvanmorfologischeoperatoren,leiddetotsignificanteverbeteringenindenauw-keurigheidvandeclassificatievanstedelijkeobjecten,inhetbijzondervoorwegen.Vergele-kenmeteenscenariowaarbijenkelspectraleinformatiewordtgebruikt,werdennauwkeurig-heidsverbeteringenvan12tot15%vastgesteld.Hetgecombineerdgebruikvanindicatorenvangeometrischeactiviteitmetobjectgebaseerdekenmerkenleiddetotdebesteresultatenvoorgebouwendetectie,hoeweldenauwkeurig-heidvoordemeestprominenteklassevangebouwendieindetestgebiedenvoorkomtlaagblijft(rond60%).
CoördinatorFrank CantersEenheid Cartografie en Geo-informatiekundeVakgroep [email protected]
PartnerJohan D’HaeyerVakgroep Telecommunicatie en Informatieverwerking [email protected]
E a r t h O b s e r v a t i o n H e l p d e s k P r o g r a m m a S T E R E O 1 P r o j e c t M A M A S U
Wegen en gebouwen in steden nauwkeuriger detecteren
Van links naar rechts: valse kleuren IKONOS
beeld, foto-interpretatie en classificatieresultaten
op basis van spectrale eigenschappen in combi-
natie met geometrische activiteit (studiegebied
Watersportbaan, Gent).
Geometrische activiteit in stedelijk
gebied.
28 29
D o e l s t e l l i n g > > >
M e t h o d o l o g i e > > >
Hetproject beoogtdeoverstromingsdatabankvandeVlaamsewateradministratie actueeltehoudendoordeontwikkelingvaneenoperationeleprocesketenvoorhet karterenvanoverstroomdegebiedenaandehandvanaardobservatiegegevens.EenGIS-interfacekandeoverstroomdegebiedenvervolgensopeenportaalsitevisualiserenenkandelokaleverant-woordelijken instaatstellenomdekaartenookhandmatigvanbijkomende informatie tevoorzien.
Als inputvoorhetopvolgingssysteemwerdgekozenvoorradarbeelden.Doorhunontwerpkunnenradarsensorenimmersaccurategegevensverzamelenongeachtdeweersomstandig-heden.Destorendeinvloedvanbewolkingis inderdaadhetgrootsteprobleembijhetver-krijgenvanbruikbareaardobservatiegegevensvooroverstromingsbewaking,omdatoverstro-mingenveelalgepaardgaanmetaanhoudendslechtweer.HetoperationeleopvolgingssysteemgebruiktENVISAT-enRADARSAT-beelden,waarbijover-stromingsbeelden met referentiebeelden worden vergeleken. De overstroomde gebiedenworden in kaart gebrachtmet behulp van twee technieken: een actieve contour-bereke-ningstechniekeneenobjectgeoriënteerde classificatiemethode.De resultatendieviadezetweetechniekenwordenverkregen,wordensamengevoegdomdeminimaleenmaximaleomvangvandeoverstromingsgebiedentebepalen.Heteindresultaatkanbeschikbaarwordengesteldopdegratisraadpleegbaregeografischewebsite“Geo-Vlaanderen”.http://geo-vlaanderen.agiv.be/geo-vlaanderen/overstromingskaarten
R e s u l t a a t > > >Deeindproductenvanhetproject– inputenvoorbewerkingvanderadarbeelden(ruisvermindering),automatischkarterenvanoverstroomdegebiedenenweergaveindegeografischeportaalsite–vormensameneennuttiginstrumentvoorwa-ter- en beleidsverantwoordelijken in Vlaanderen. Zij kunnenhiermee risicogebieden immers op klein- enmiddenschaligniveau beter inschatten, waardoor potentiële economischeschadevanoverstromingenkanwordeningeschatendusookbeperkt.
CoördinatorJoris SandersAgentschap voor Geografische Informatie [email protected]
Partner Marc AcheroyThe Signal and Image CentreKoninklijke Militaire [email protected]
E a r t h O b s e r v a t i o n H e l p d e s k P r o g r a m m a S T E R E O 1 P r o j e c t F L O O D M A P
www.sic.rma.ac.be/Projects/FLOODMAPwww.agiv.be/gis/getDownload.aspx?id=284
De overstromingskaart:
essentieel voor het waterbeleid.
Wateroverlast in Vlaanderen: hoe kunnen
we het inperken ?
R U I M T E L I J K E O R D E N I N G F L O O D M A P
De lage landen bij de zeeVlaanderenheeftregelmatigtekampenmetoverstromingen.Diekunnenvooreendeelwor-denverklaarddoornatuurlijkefactoren.Maarookmenselijkeingrepenhebbeneeninvloedophetwatersysteem.Wateroverlastenwaterafvoerzijnvoorditgebieddanookeenbelang-rijk probleemmet verstrekkende gevolgen. Enerzijds bestaat er een rechtstreeks gevaarvoor debevolking, gekoppeld aandemogelijke schadeaaneigendommenengoederen.Anderzijdsveroorzakenoverstromingenmilieuvervuiling.MethetnieuweVlaamsedecreetIntegraalWaterbeleidisookde“Watertoets”inVlaandereninvoegegetreden.Bijelkebe-slissingovereenplan,programmaofvergunningmoetnudebevoegdeoverheidnagaanoferschadekanontstaanaanhetwatersysteem.Zijmogeningrepenmeteenschadelijkeffectweigerenof,indiendeschadekanwordenbeperkt,moetenzecompenserendemaatregelenopleggen.Daaromiseengoedinzichtinpotentiëleoverstromingsgebiedenvanbelangvoorderuimtelijkeordening,metnamevoorhettoekennenvanbouwvergunningen.HetinkaartbrengenvanoverstromingenendeevolutievandewateroverlastinVlaanderenisduseenessentieelgegevenomdezerisicozonesbeterinkaarttebrengen.
Overstromingen karterenDe Vlaamsewateradministratie beschikt al over computermodellen voor de belangrijkstestromeninhetgewest,waarmeeoverstromingentotopzekerehoogtekunnenwordenvoor-speld.OokbestaateropditmomentaleendatabankmetgegevensovernatuurlijkeenrecentoverstroomdegebiedeninVlaanderenvan1998totenmet2000.Dezedatabankvormteenbelangrijkinstrumentvoorgewestelijkeplanningenbeleidsvormingoverhetwatersysteem.Erwasevenwelnoodaaneenmiddelomdeze“overstromingskaart”actueeltehouden.HetFLOODMAP-projectkandezeleemteopvullen.Vanfebruari2003totmaart2004heefthetFLOODMAP-teameenoperationele, zogeautomatiseerdmogelijkeprocesketenontwikkeldwaarin radar-satellietbeeldenworden omgezet tot bruikbare, actuele en vlot beschikbareoverstromingskaartenopklein-enmiddenschaligniveau.
StudiegebiedenStroomgebiedenDijle,Nete,DemerSatellietbeeldenENVISATRADARSAT
P r o j e c t F L O O D M A P F e d e r a a l W e t e n s c h a p s b e l e i d
Omspringen met overstromingen
30 3 1
D o e l s t e l l i n g > > >
M e t h o d o l o g i e > > >
R e s u l t a a t > > >
- Toepassingen van satellietteledetectie definiëren die nuttig zijn voor besluitvorming oplokaalenregionaalniveau.-Methodesoptimaliserenvoorhetinwinnenvanruimtelijkeinformatieoverstedelijkegebie-den,opbasisvangegevensmethogeenzeerhogeresolutie(HRenZHR),metbehulpvaninnoverendetechniekenvoorbeeldverwerking.- De gedefinieerde toepassingen omzetten naar productenmet toegevoegdewaarde dietoegangelijkzijnviacourantekanalen:CD-Rom,internet,enz.
-Organisatie vaneengrootschaligeenquêteomhetpotentieel gebruik vanaardobserva-tiegegevensdoorlokaleenregionaleautoriteitentebepalen.-Ontwikkelingvandigitaleoppervlaktemodellen(DigitalSurfaceModelofkortwegDSM)voorstedelijkegebiedenenevaluatievandegeometrischekwaliteitvanderesultatendoorzetevergelijkenmetoppervlaktemodellenbekomenvialuchtfotografie.-Definitieenvalidatievanautomatischeclassificatiemethoden(per-pixelenperbeeldobject)ominformatieintewinnenoverdebodembedekkingineenstedelijkeomgevingopbasisvangegevensvanZHR-sensoren(QUICKBIRD,IKONOS).-Ontwikkelingenvalidatievanmultiresolutiemethodenomstedelijkebodembedekkingopeensubpixelschaalinkaarttebrengen,opbasisvaneencombinatievanHR-enZHR-gege-vens.
Hetonderzoekheeftgeleidtoteenbelangrijkemethodologischevooruitganginhetontwik-kelen van digitale oppervlaktemodellen en georthorectifieerde beelden, het karteren vanbodembedekkingopeensubpixelschaal,hetgedetailleerd inkaartbrengenvanondoor-laatbareoppervlaktenendedetectie vanveranderingen inhet stedelijkmilieu. Volgendedemonstratoren en prototypeswerden ontwikkeld: digitale oppervlaktemodellen en geo-metrischgecorrigeerdekleurenbeeldenvoordestedenGentenLuik,inventarisatiesvanwij-zigingen inde topografischegegevensbestandenopgroteschaal (UrbIS,Brussel)opbasisvanZHR-satellietgegevens,gedetailleerdekaarten(opsubpixelschaal)vanhetvoorkomenvanondoorlaatbareoppervlakkeninBrusselenomgevingenevaluatiesvandeimpactvanondoorlaatbarezonesopdeafwateringinhetstroombekkenvandeWoluwe.
E a r t h O b s e r v a t i o n H e l p d e s k P r o g r a m m a S T E R E O 1 P r o j e c t S P I D E R
PartnersEléonore WolffInstitut de Gestion de l’Environnement et d’Aménagement du [email protected]
Robert De WulfLaboratorium voor Bosbeheer en Ruimtelijke Informatietechnieken Vakgroep Bos- en [email protected]
Jean-Paul DonnayLaboratoire SURFACES Unité de GéomatiqueDépartement des Sciences Gé[email protected]
Rudi GoossensVakgroep Geografie [email protected]
CoördinatorFrank CantersEenheid Cartografie en Geo-informatiekundeVakgroep Geografie [email protected]
www.vub.ac.be/spider
R U I M T E L I J K E O R D E N I N G S P I D E R
Een nieuwe informatiebron: zeer hoge resolutieSatellietobservatie vormt een ideale aanvulling op luchtfotografie. Zemaakt hetmogelijkomopregelmatigebasiseninverschillendespectraalbandengrotegebiedenteobserveren.Steedsmeersatellietenhebbendemogelijkheidombeeldente registrerenmeteenzeerhogeresolutie,diede50cmbenadert.Totvoorkorthaddenalleenmilitairentoegangtotdezebeelden.Nuzijnzeookbeschikbaarvoorburgerlijkeencommerciëledoeleinden.Beel-denmeteenlagereresolutie,zoalsdezevanLANDSATTMenSPOTHRV,schietenvoorveletoepassingentekort,zekerinstedelijkegebieden.Zeerhogeresolutiebeeldendaarentegenkunnenergnuttigzijnvoorhetnemenvanbeslissingenoplokaalofregionaalniveau.Methetgebruikvanzeerhogeresolutiebeeldenopenterzichdanookeennieuwtoepassingsgebieddateenantwoordgeeftopdegroeiendevraagnaartopografischeenthematischeinformatievooreenbeterbeheervanverstedelijktegebieden.
Van onderzoek naar operationele toepassingHetSPIDER-projectsteundeopdecomplementariteitvanvijfonderzoeksgroependiebeslis-tenomvoorditprojecthunkennisenervaringtebundelen.Naastexpertiseinhetbewerkeneninterpreterenvansatellietgegevens,haddensommigevandebetrokkenengroepenookervaringmetstadsbeheerenruimtelijkeordeningvanhetstedelijkgebied.Omdatzedichtbijdelokaleenregionalebesturenvandebestudeerdeagglomeratiesstaan,warenzegoedgeplaatstompreciestebepalenwelkeinformatienodigis.Deontwikkelingvanoperatio-neletoepassingenbetrofheelpreciezeonderwerpenzoals:hetverbeterenvaninformatie-extractieuitzeerhogeresolutiesatellietbeeldenineenstedelijkeomgeving,hetopsporenvanbelangrijkestedelijkeveranderingen,deproductievandriedimensionalegegevensoverbouwwerkenenaanplantingen,de cartografievanhetbodemgebruikenhetgebruik vanbeeldenmethogezowelalszeerhogeresolutieomondoorlaatbareoppervlakken,diezo’nbelangrijkerolspelenbijoverstromingen,gedetailleerdinkaarttebrengen.
StudiegebiedenGentBrusselLuikSatellietbeeldenQUICKBIRDIKONOSLANDSAT7
P r o j e c t S P I D E R F e d e r a a l W e t e n s c h a p s b e l e i d
Informatie op maat van de stad
Panchromatisch IKONOS beeld
(1 m resolutie) en afgeleide bodem-
bedekkingskaart.
> > >3D-simulatie van impact van een
nieuw gebouw op het landschap.
32 33
D o e l s t e l l i n g > > >
M e t h o d o l o g i e > > >
R e s u l t a a t > > >
Geografischeinformatieproductenmettoegevoegdewaardeontwikkelenopbasisvanhogeresolutiesatellietbeelden,bestemdvoordebeheerdersvangroeneruimtenindestedelijkegebieden.
Erwerdeersteeninventarisopgesteldvandebehoeftenvandepotentiëlegebruikers.Satel-lietbeeldenmetzeerhogeresolutiewerdenbewerktviatweetechnieken:eenclassificatieopbasisvande informatieperpixeleneenobjectgeoriënteerdeclassificatie.Deze laatstehoudtnietalleenrekeningmetdekleuren,maarookmetdevorm,detextuurendecontextvandepixel.Declassificatieswerdenverfijnddoormiddelvanpost-classificatie.DegebruikteinterfacewerdontwikkeldinJavaAdvancedImaging.
Erwerdendrierapportenopgesteld.Het User requirements document omvatderesultatenvandebehoeftenstudie,uitgevoerdineenaantalstedenengemeentenverspreidoverhetland(Brusselmaaktehetonderwerpuitvaneengrondigerstudie),envandebeschikbaarheidvangeografischeinformatiesystemenenbeheersplannenvangroeneruimten.Dezestudiemaaktehetmogelijkdepotentiëleinteresseinteschattenvandegebruikersvoordeteontwikkelenproducten.Eentweederapport,hetProduct specifications document,beschrijftdegestandaar-diseerdeproceduresdiewordengebruiktvoordeontwikkelingvanelkproduct.Ten slotte beschrijft het Service design document SUGRESWEB, een interface voor het be-stellenvandeproductenviahetinternet.EnerzijdswilSUGRESWEBdebewerkingsproceduresdie leiden tot deafgewerkteproducten zoveelmogelijk automatiserenenanderzijds zichharmonieusintegrerenindegroteEuropeseportaalsite,Service Support Environment,vanhetEuropeesRuimteagentschap.DetestprojecteninGentenBrusselhebbengeleidtotdevolgendetoepassingen:eeninventarisvandegroeneruimtenindelenvanbeideagglomeraties,eenkarteringvandeverschillendebiologischelevensvormen(loofbomen,naaldbomen,struiken,gras,verbouwdeoppervlakken)eneenveranderingskaartvoorGent.Deinventarisvandefytosanitairestaatvandelaanbo-menvergteendiepgaanderonderzoekomtotbruikbareresultatentekomen.
E a r t h O b s e r v a t i o n H e l p d e s k P r o g r a m m a S T E R E O 1 P r o j e c t S U G R E S
Voorbeeld van schaduwen in groene zones. Van links naar rechts: panchromatisch IKONOS beeld, infrarood kleurencomposiet en NDVI index.
R U I M T E L I J K E O R D E N I N G S U G R E S
Een groen netwerk vlechtenHetbeheervangroeneruimteniseenvandeopdrachtenvandegemeentelijkeenregionaleoverheden.Ditbetekentdatzebestaanderuimtenonderhoudenenherstellen,ernieuweaan-leggenenzorgenvooreenevenwichtigeverdelingvanderuimtenzodatereen‘groennet-werk’ontstaat.Degroenezonesinhetstedelijkegebiedhebbenimmersheelwatbelangrijkefuncties:ecologische(verbeteringvanhetstadsklimaat,buffertegendeluchtvervuiling,be-houdvandebiodiversiteit,hydrologischefunctie),landschappelijke(ruimtecreërenindezeerdichtebewoning),recreatieveeneducatieve.Toezichthoudenopdezeruimtenvraagtechterheelwattijdenenergie.Bovendienbeschikkendegemeentenvaaknietovergedetailleerdeenactuelekaartenvandegroeneruimten,terwijlzeweleengoedbeeldhebbenvanhetwegennetwerkofvanhetvoorkomenvanbebouwing.Vandaardataardobservatieviasatellie-ten,enmeerinhetbijzonderinformatie-extractieuitzeerhogeresolutiesatellietbeelden,zointeressantisomtoepassingenrondstedelijkgroenteontwikkelen.Dittoegepastonderzoekwerduitgevoerddoordriewetenschappelijketeamsinsamenwerkingmeteenprivéonder-nemingdieproductenmettoegevoegdewaardewilontwikkelen.Deonderzoekerswerktenzeernauwsamenmetbetrokkeninstanties,metnamedestadGentenhetBrusselsInstituutvoorMilieubeheerdatbelastismethetbeheervandegroeneruimteindehoofdstad.
Vier onderzoeksrichtingenIneersteinstantiewerdendedatabehoeftenvandepotentiëlegebruikersbetrokkenbijste-delijkgroenbeheerbepaald,viaeengrondigeensystematischenquête.Daaruitkwamenvieronderzoeksrichtingennaarvoor.Eerstwerdeeninventarisopgesteldvanallegroeneruimten,zoweldeopenbarealsdeparticuliere(debestaandeinventarissenbevattenmeestalnietdeprivé-ruimtendienochtansbelangrijkzijnvoorhetgroenenetwerk).Daarnawerdenvoorallegroeneruimtendeaanwezigevegetatiezonesafgebakend:hetvoorkomenvanloofbomenennaaldbomen,heesters,grasvelden,verbouwdeoppervlakken,enz.Inderdeinstantiewerdenveranderingengedetecteerd,ditwilzeggenhettotstandkomenvannieuwegroeneruimtenofhetverdwijnenervan.Tenslottewerdeenprocedureuitgewerktvoordemonitoringvandegezondheidvanlaanbomen.ViatestprojecteninGentenBrusselleverdendeeerstedrieonderzoekspistes reedsuitstekende resultatenop.Zowerdenerprototypesvanproductenontwikkeldwaarvandegeautomatiseerdeprocedureshetcourantegebruikervanvergemak-kelijken.
StudiegebiedenBrusselGentSatellietbeeldenQUICKBIRDIKONOS
P r o j e c t S U G R E S F e d e r a a l W e t e n s c h a p s b e l e i d
De stadslongen onderzocht
Vergelijking van een IKONOS beeld
met echte kleuren met een met valse
kleuren voor de bepaling van groene
zones in Gent.
PartnersPierre Defourny Unité d’Environnemétrie et de GéomatiqueDépartement des Sciences du Milieu et de l’Aménagement du Territoire [email protected]
Rudi GoossensVakgroep Geografie [email protected]
Frank CantersEenheid Cartografie en Geo-informatiekundeVakgroep Geografie [email protected]
CoördinatorenEléonore WolffInstitut de Gestion de l’Environnement et d’Aménagement du [email protected]
Vital Schreurs Geographic Information [email protected]
www.gim.be > Products > Urban Green Products
34 35
Doel van het BELCOLOUR-project is het verbeteren van de theoretische basis en software voor de ontwikkeling van producten zoals de bepaling van zwevende deeltjes en chlorofyl van kustwateren via teledetectiegegevens. Tevens worden nieuwe sensors uitgetest, de kwaliteit van de producten geëvalueerd en toekomstige toepassingen voorbereid.
De producten uit het project worden via een website voor de eindgebruikers beschikbaar gesteld. Het gaat hier om kaarten van de oppervlaktetemperatuur van de Noordzee, en concentratiekaarten voor chlorofyl a en totale massa zwevende deeltjes. Deze kaarten, die worden afgeleid van gegevens verkregen met de satellietsensoren SeaWiFS, MERIS en MO-DIS, kunnen worden ingezet in toepassingen voor een groot aantal gebieden: havenbouw, waterbouwkunde in kuststreken, kustvorming, oceanografisch onderzoek, computermodellen voor ecosystemen, enz.Meer specifieke producten zijn verkrijgbaar op aanvraag.
D o e l s t e l l i n g > > >
M e t h o d o l o g i e > > >
R e s u l t a a t > > >
CoördinatorKevin Ruddick Beheerseenheid van het Mathema-tisch Model van de [email protected]
PartnersChristiane LancelotÉcologie des Systèmes AquatiquesULB [email protected]
Walter DebruynTeledetectie en aardobservatie- processen [email protected]
www.mumm.ac.be/BELCOLOUR
TheorieDe kleur van de zee wordt bepaald
door de samenstelling van het water, met voornamelijk zwevende deeltjes
(TSM: Total Suspended Matter) en fytoplankton pigmenten zoals
chlorofyl a (CHL). Een hydro-optisch model wordt gebruikt om dit mathema-
tisch uit te drukken en om satelliet-beelden om te zetten in concentratie-
kaarten (CHL en TSM).
KalibratieOp zee worden waterstalen genomen en geanalyseerd op onder andere opti-
sche eigenschappen zoals de absorptiegraad van het fytoplankton of
de lichtreflectie van het water en om de CHL- en TSM-concentratie te bepalen. Deze metingen laten de kalibratie van de ontwikkelde theoretische modellen en de validatie van de aspecten van
de optische theorie toe.
Validatie Reflectiemetingen gemaakt op zee worden vergeleken met simultaan
verkregen teledetectiegegevens voor het valideren van de kalibratie
en de gegevensverwerking (vooral de atmosferische correctie).
BeeldverwerkingAtmosferische correctie.Geometrische correctie.
Omzetten van reflectiegegevens naar CHL- en TSM-kaarten.
Satelliet-gegevens
Gegevens vliegtuig-observatie
Producten
Gebruikers
> >
> >
< < < > > >
> >
> >
> >
> >
> >
E a r t h O b s e r v a t i o n H e l p d e s k P r o g r a m m a S T E R E O 1 P r o j e c t B E L C O L O U R
S T U D I E V A N D E K U S T B E L C O L O U R
De zee is niet altijd blauwDe kleur van de zee is meestal blauw of groen maar kan ook wit, bruin of geel zijn... De kleur van het water wordt immers niet alleen be-paald door de wisselwerking van licht met het water als zodanig, maar ook met in het wa-ter aanwezige deeltjes, via weerkaatsings-, absorptie- of verstrooiingsprocessen aan het oppervlak, in de waterkolom of op de bodem. De optische eigenschappen van algen, opge-loste organische stoffen en anorganische zwe-vende deeltjes – zand, slib, klei, enz. – kunnen de waterkleur sterk beïnvloeden. Omgekeerd kan via een nauwkeurige meting van de wa-
terkleur (of meer precies van de spectrale reflectie van het water) met bijvoorbeeld een satellietsensor de hoeveelheid van deze bestanddelen aan de hand van aangepaste mathe-matische modellen worden geraamd.
Parameters in troebel water metenDe kleur van water in diepe oceanen verandert bijna uitsluitend in functie van de chlorofyl-concentratie, die bepaald wordt door het in het water zwevende fytoplankton. Voor dit soort water is chlorofylschatting via spectrale reflectantie een gevestigde methode. Kustwateren bevatten, naast fytoplankton, vaak ook opgeloste organische en niet-organische deeltjes zoals sedimenten in suspensie afkomstig van rivieren en bodem. Die deeltjes beïnvloeden de interactie van het water met het licht en dus ook het signaal dat door de satelliet wordt opgevangen. Het bepalen van de afzonderlijke concentraties chlorofyl en opgeloste deeltjes in dergelijke situaties is door het overlappen van de signalen heel wat moeilijker.De toenemende interesse voor de kartering van chlorofyl- en sedimentconcentraties is te verklaren door het aantal en de verscheidenheid aan toepassingen die mogelijks gebruik kunnen maken van die informatie: ondermeer de detectie van algenbloei, de evaluatie en opvolging van de eutrofiëring, het valideren van sedimenttransportmodellen... De multidisciplinaire researchteams binnen het BELCOLOUR-project hebben zich geconcen-treerd op de studie van de Belgische kust, maar de methodologie kan ook op kustzones elders in de wereld worden toegepast.
StudiegebiedenBelgische kustBeeldenSeaWiFSMERISMODISHyperspectrale luchtopnames
P r o j e c t B E L C O L O U R F e d e r a a l W e t e n s c h a p s b e l e i d
De kleuren van de zee
Monstername op zee laat kalibratie
en validatie toe.
> > >MERIS beeld van de Noordzee
op 16 juli 2006.
Kaart van chlorofylconcentratie
op basis van satellietbeelden.
Kaart van totale massa aan zwevende
deeltjes op basis van satellietbeelden.
CHL µg/l
TSM g/m3
0,1 1 10 100
36 37
Het project had drie doelstellingen:- Een eenvoudige procedure ontwikkelen voor de 2D kartering van gesuspendeerde slibcon-centraties net onder het wateroppervlak door middel van aardobservatie.- De procedure operationaliseren en automatiseren.- De procedure en software implementeren bij de privé-partner.
- Verwerving van hyperspectrale vliegtuigbeelden en terreingegevens, tijdens de verschillen-de stadia in de getijdencyclus :• 15 hyperspectrale beelden werden opgenomen in ongeveer 3 uur tijd. Deze beelden wer-den atmosferisch en geometrisch gecorrigeerd.• Terreingegevens werden verzameld bij elke overpass van het vliegtuig. Ze bestonden uit GPS metingen, turbiditeitsdata, in-situ spectrale reflectiemetingen en een groot aantal wa-terstalen. In het labo werden deze waterstalen geanalyseerd naar zwevende stof-concen-tratie, cholorfylconcentratie en optische eigenschappen (backscattering en absorptie). De turbiditeitsmeters werden gekalibreerd a.h.v. een aantal waterstalen om zo de zwevende stof-concentratie af te leiden.- Alle veldgegevens van zwevende stof welke nagenoeg gelijktijdig met de vliegtuigopna-mes genomen zijn, werden gebruikt om een betrouwbaar empirisch algoritme op te stellen. Dit algoritme relateert de concentratie aan zwevend sediment met de reflectantiewaarden in de hyperspectrale beelden. Eens dit algoritme is opgesteld aan de hand van een beperkt aantal waterstalen kan het toegepast worden op de ganse dataset van vliegtuigbeelden. Op deze wijze werden kaarten gegenereerd die de variaties in slibconcentratie over de getijden-cyclus weergeven in de beneden-Zeeschelde. - In een tweede fase van het project werden gelijkaardige algoritmes opgesteld op basis van gesimuleerde satellietbeelden.
Het eindproduct van het project is een gebruiksvriendelijke software voor het samenstellen van kaarten van zwevende stof-concentraties op basis van aardobservatiegegevens. De infor-matie op deze kaarten kwam zeer goed overeen met de slibconcentraties gemeten tijdens de getijdencyclus in het gebied van de beneden-Zeeschelde. De resultaten dragen bij tot de verbetering van onze kennis van ruimtelijke en temporele verdeling van het slib in dit com-plexe stroomgebied. De kaarten van gesuspendeerde slibconcentraties sloten nauw aan bij simulaties van slibtransportmodellen en troebelheidsmetingen over de hele waterdiepte.De software wordt geïmplementeerd bij de privé-partner en kaarten van zwevende stof-concentratie kunnen worden gemaakt (voor een willekeurige locatie) op basis van observa-tiegegevens met een beperkt aantal watermonsters voor kalibratie. De software heeft een gebruiksvriendelijke users interface. Er werd ook een handleiding met beschrijving van input, output en gebruik bijgeleverd.
D o e l s t e l l i n g > > >
M e t h o d o l o g i e > > >
R e s u l t a a t > > >
CoördinatorKoen TrouwInternational Marine and Dredging [email protected]
PartnerBart Deronde Teledetectie en aardobservatie- processen [email protected]
E a r t h O b s e r v a t i o n H e l p d e s k P r o g r a m m a S T E R E O 1 P r o j e c t O R M E S
http://resort.vgt.vito.be/ormes.htm
Gehalte aan zwevende deeltjes in de
Schelde om 10:03, 10:36 en 10:55 UTC
(van beneden naar boven).
S T U D I E V A N D E K U S T O R M E S
De Antwerpse haven, motor van de Belgische economieDe haven van Antwerpen, de vierde grootste stukgoedhaven ter wereld en de grootste van Europa, is een van de belangrijkste bronnen van onze welvaart. De haven biedt rechtstreeks en onrechtstreeks werk aan meer dan 140 000 mensen, jaarlijks varen er 15 000 schepen in en uit en wordt er 167 miljoen ton goederen verhandeld. De uitdaging voor de toekomst wordt de haven toegankelijk te houden voor de steeds groter wordende containerschepen. Het per-manent uitbaggeren van de vaargeulen in de Schelde is daarom een noodzaak.
Efficient en milieuvriendelijk baggerenOok baggerwerken zijn vandaag onderworpen aan steeds strengere milieueisen. Ook kun-nen de nodige onderhoudsvolumes beperkt worden door het baggerslib op een zo gunstig mogelijke plaats te storten. Hiervoor zijn onder meer een goed inzicht in de bewegingen en gedragingen van de slibconcentraties van belang, zowel in de tijd als in de ruimte. Als studiegebied om deze problematiek te bestuderen koos het ORMES-project de Schelde om-wille van zijn dynamische complexiteit. De privé-partner van het project, een studiebureau dat onder andere advies verleent over waterbeheer en baggerwerken, heeft deze informatie nodig. Het bedrijf gebruikt onder meer gegevens over fluctuaties in de troebelheid van het Scheldewater om zo de optimale baggerlocatie te kunnen bepalen zodat het terugvloeien van het slib naar de geulen en tijdok na het storten tot een minimum wordt beperkt. Aardobser-vatiegegevens, verkregen via sensoren in vliegtuigen tijdens de verschillende fasen van het getij, zijn hiervoor uiterst geschikt. Dankzij het project beschikken de medewerkers van de privé-partner nu over een software waarmee ze kaarten over slibconcentraties gemakkelijk kunnen samenstellen.
StudiegebiedenDe Schelde in de buurt van AntwerpenBeeldenGesimuleerde satellietbeeldenHyperspectrale luchtopnames
P r o j e c t O R M E S F e d e r a a l W e t e n s c h a p s b e l e i d
Aardobservatie houdt de Antwerpse haven toegankelijk
Luchtopname van de haven van Antwerpen.
Gehalte aan zwevende deeltjes in de
Schelde om 07:58, 08:44 en 09:26 UTC
(van beneden naar boven).
© In
stitu
to N
acio
nal d
e Te
cnic
a A
eroe
spac
ial (
INTA
)
38 39
De impact bestuderen van de klimaatwijzingen op de visvangst in het Tanganyikameer, op basis van een eco-hydrodynamisch model dat tijdens een vorig onderzoek werd ontwikkeld en dat werd verbeterd dankzij een combinatie van in situ metingen en satellietgegevens.
- Meetcampagnes (meteorologische, limnologische, biologische en visstatistieken) van no-vember 2004 tot september 2006, samen met de stations van Kigoma en Mpulungu.- Productie van tijdreeksen van beelden met lage resolutie (1 km) over een periode van drieëneenhalf jaar voor de karakterisering van de variabiliteit in ruimte en tijd van het opper-vlaktewater, de concentratie van chlorofyl a en van de attenuatiecoëfficiënt van het water.- Gebruik van deze gegevens om het eco-hydrodynamische model te verfijnen en te valideren. Vergelijking van de resultaten van het model met de recente visstatistieken (2002-2006). - Controle van de juistheid van het model door middel van historische gegevens (omgevings-data en visvangst).- Evaluatie van het model voor het opstellen van plausibele scenario’s voor de voorspellingvan de aanwezigheid van vis.
Dit project heeft samen met het voorafgaande CLIMLAKE project meer dan vier jaar aan me-teorologische, limnologische en biologische gegevens verzameld. Tijdreeksen van MODIS en AVHRR producten geven de oppervlaktetemperatuur (van 1985 tot 2006), de chlorofylconcen-tratie en de attenuatiecoëfficiënt (van 2004 tot 2006) van het water van het Tanganyikameer. Er werd een correlatie gemaakt tussen de concentratie aan chlorofyl a en de attenuatie-coëfficiënt berekend via teledetectie en gemeten in de eufotische zone. Het eco-hydrody-namische model werd gevalideerd met behulp van veldstalen genomen in de stations van
Kigoma en Mpulungu. Voor de drie belangrijkste vissoorten van het meer werden correlaties opgesteld tussen gegevens verkregen via satellietbeel-den en de biologische gegevens en de visstatistieken. Het model voorspelt de primaire productiviteit van het meer voor de huidige omstandigheden van watercirculatie en zonneschijn, alsook voor de omstandigheden gele-verd door algemene circulatiemodellen en dit om de klimatologische in-vloed te kunnen onderzoeken op het ecosysteem van het meer sinds 1970. Er werden significante correlaties aangetoond tussen visserijstatistieken en de resultaten van het model. Die statistieken bleken echter ook gecorre-leerd met globale oceaangegevens, met name oppervlakte temperatuur en atmosfeerdrukwaarden. Die beïnvloeden de lokale klimaatschommelingen die een grotere impact hebben op de visserij dan menselijke invloeden.
D o e l s t e l l i n g > > >
M e t h o d o l o g i e > > >
R e s u l t a a t > > >
E a r t h O b s e r v a t i o n H e l p d e s k P r o g r a m m a S T E R E O 1 P r o j e c t C L I M F I S H
De overvloed aan sardines in het zuidelijk deel van
het meer is gelinkt aan de grote concentratie aan
fytoplankton zoals gemeten aan de hand van satel-
lietbeelden (mg chlorofyl a/m3).
S T U D I E V A N D E K U S T C L I M F I S H
Naar een betere planning van de visvangstHet Tanganyikameer is bijna zevenhonderd kilometer lang en even groot als België. Voor de vier landen die het omringen – DR Congo, Tanzania, Burundi en Zambia – speelt het een zeer belangrijke socio-economische rol. Het meer wordt sinds decennia druk bevist door de dorpsgemeenschappen, sinds kort zelfs op semi-industriële schaal. Het is zeer gevoelig voor klimaat-veranderingen en de productiviteit kent vrij belangrijke schommelingen tussen de seizoenen en de jaren. Deze worden onder meer vastgesteld tijdens El Niño, een verschijnsel dat gekenmerkt wordt door hogere lucht-temperaturen in het intertropische gebied. De veran-deringen van de temperatuur van het wateroppervlak en van de windsnelheden verstoren de watercirculatie, wat een invloed heeft op de beschikbaarheid van voe-dingsstoffen en fytoplankton. Naast de cyclische va-riaties in de beviste soorten en de productiviteit, stelt men sinds meer dan twintig jaar een vermindering vast van de vangst van meerdere vissoorten. Dat vormt een bedreiging zowel voor de commer-ciële visvangst als voor de lokale bevolking. CLIMFISH heeft geprobeerd deze veranderingen be-ter te begrijpen en te bepalen in hoeverre ze te maken hebben met klimaatveranderingen dan wel met toenemende menselijke druk. Het doel is hulpmiddelen voor voorspellingen over zes maand te ontwikkelen die visserijverantwoordelijken moeten helpen toekomstige visvangsten te plannen, maar die ook andere betrokkenen (vissers, handelaars, ontwikkelingsorganisaties) zal informeren over de evolutie van een sector die vandaag meer dan 200 000 ton vis levert aan meer dan een miljoen consumenten.
Een model met meerdere inputsHet eco-hydrodynamische model dat tijdens een voorafgaand onderzoek werd ontwikkeld, bevat een grote verscheidenheid aan gegevens die rekening houden met het klimaat, de hy-drodynamica, de scheikundige samenstelling van het water en de groei van het plankton. Het Koninklijk Museum voor Midden-Afrika heeft zich geassocieerd met drie universitaire teams en twee lokale onderzoeksinstituten om dit voorspellingsmodel voor de visvangst te verbete-ren. Satellietgegevens leverden informatie over de temperatuur van het wateroppervlak, de concentratie van chlorofyl a en de attenuatiecoëfficiënt van het water en waren dan ook een belangrijke aanvulling voor de veldstalen die regelmatig en zeer lokaal worden genomen. Het model maakt het mogelijk de planktonproductie te simuleren voor de gegeven klimato-logische omstandigheden. De resultaten van het model worden statistisch geanalyseerd ten opzichte van waarnemingen zoals de relatieve overvloed van de diverse vissoorten. Op die manier wordt het model verder verfijnd zodat kan worden onderzocht of het inderdaad het betrouwbaarste hulpmiddel is voor de voorspelling van de visvangst en om de exploitatie van de florerende vissoort te optimaliseren door de juiste keuze van visnetten, van bewarings- en verpakkingsmethoden, van transport- en distributiesystemen, enz.
StudiegebiedenTanganyikameerSatellietbeeldenMODISAVHRR
P r o j e c t C L I M F I S H F e d e r a a l W e t e n s c h a p s b e l e i d
Een voorspellingsmodel voor de visserij op het Tanganyikameer
–––––––––– Vangst van sardines
–––––––––– Gemiddelde luchttemperatuur
De combinatie van de gestage opwar-
ming sinds 1976 met de warme jaren
die gekoppeld zijn aan het El Niño
fenomeen zou hierbij een doorslag-
gevende rol spelen in het voorkomen
van vissoorten.
Foto
© P
ierr
e-D
enis
Plis
nier
CoördinatorPierre-Denis Plisnier Koninklijk Museum voor [email protected]
Philippe JaletFOD Buitenlandse Zaken, Buitenlandse Handel en Ontwik-kelingssamenwerkingDirectie-Generaal Ontwikkelings-samenwerking (DGOS)[email protected]
PartnersJean-Pierre DescyUnité de Recherche en Biologie des OrganismesDépartement de [email protected]
Yves CornetLaboratoire SURFACES,Unité de Géomatique Département des Sciences Gé[email protected]
Eric DeleersnijderInstitut d’Astronomie et de Géophysique G. LemaîtreDépartement de [email protected]
Gebruikspartners Tanzania Fisheries Research Institute Department of Fisheries, Zambia
www.geo.ulg.ac.be/cornet/climfish/
40 4 1
Geavanceerde technieken ontwikkelen en valideren voor de voor- en nabehandeling van SAR (Synthetic Aperture Radar/Radar met synthetische apertuur) teledetectiegevens in Spotlight modus.
Fysica van de SAR: in eerste instantie heeft het team de bestaande POLSCAT-code opnieuw bekeken en verbeterd, zowel op praktisch vlak (codering van de gegevens, oppoetsen van de code) als op theoretisch vlak (toevoeging van een discrete statistiek voor de beschrijving van de stammen, de takken, de bladeren). De volgende stap bestond erin de code te valideren en er uitbreidingen aan toe te voegen die een realistischer modellering van de natuurelementen mogelijk maken. Ten slotte werd een gevoeligheidsanalyse van het model uitgevoerd aan de hand van een aantal inputparameters, met name terreingegevens verkregen via het project Development of SAR Inversion Algorithms for Land Applications dat werd gefinancierd door de Europese ruimteorganisatie. Deze taak werd voortgezet in het PolInSar-project, dat ook gefinancierd wordt door het STEREO-programma. Voorbehandeling : de specificiteiten en knelpunten van de Spotlight-behandeling werden bepaald (noodzaak van een hoge digitale precisie in de berekeningen, van interpolaties, van herbemonstering), wat garant staat voor een deskundige aanpak bij toekomstige activi-teiten.Nabehandeling: een noodzakelijke voorwaarde voor de automatische interpretatie van de SAR-beelden is de filtering van de speckle-ruis die inherent is aan elk coherent beeldsysteem. De vele filters die vandaag beschikbaar zijn, bewaren niet altijd de details van het beeld, vooral van precies afgebakende doelen. Een originele en snelle filter, gebaseerd op wavelets, werd daartoe ontwikkeld en gevalideerd. Er werd een hulpmiddel voor randdetectie ontwik-keld. De automatische registratie van SAR beelden met vectoriële ruimtelijke gegevens, wat een beperkende stap is bij de integratie van teledetectiegegevens in een operationele omge-ving, werd ook aangepakt. Ten slotte werd een origineel algoritme voor de gecontroleerde classificatie van de SAR meerkanalengegevens ontwikkeld en toegepast voor humanitaire ontmijning.
D o e l s t e l l i n g > > >
M e t h o d o l o g i e > > >
R e s u l t a a t > > >
CoördinatorClaude Jamar Centre Spatial de Liè[email protected]@ulg.ac.be
PartnersAlbert GuissardLaboratoire de Télécommunications et TélédétectionDépartement d’Électricité[email protected]
Marc AcheroyThe Signal and Image CentreKoninklijke Militaire [email protected]
Johan D’Haeyer Vakgroep Telecom-municatie en [email protected]
E a r t h O b s e r v a t i o n H e l p d e s k P r o g r a m m a S T E R E O 1 P r o j e c t A S A R T E C H
SAR-fysica- Testen en verbeteren van de POLSCAT-code ontwikkeld door de UCL.- Valideren en vervolledigen van de POLSCAT-code.- Analyse van de gevoeligheid.
Voorbehandeling- Theorie van de Spotlight SAR-behandeling: • Vergelijking van de gegevensverwerving in SAR Spotlight modus en puntresponsfuncties (Point Target Response). • Beeldreconstructievergelijking voor in SAR Spotlight modus en algoritme. • Keuze van het algoritme.- Implementatie van het gekozen algoritme. Concept en codering van de processor.- Validatie van de processor: Op de gesimuleerde gegevens. Op de reële ruwe gegevens afkomstig van de SIR-C radar.
Nabehandeling- Ruisonderdrukking in de SAR-beelden.- Behandeling op intermediair niveau.- Registratie van beelden.- Detectie van veranderingen.- Validatie en evaluatie van de resultaten.
Radar met zeer hoge resolutieSommige van de sensoren die voor teledetectie gebruikt worden, zijn passief, wat wil zeg-gen dat ze de zonne-energie opvangen die door het aardoppervlak teruggekaatst wordt. Andere, zoals de radar, zijn dan weer actief: ze zenden zelf een elektromagnetisch signaal uit dat het aardoppervlak bestraalt en meten dan de echo die het doelwit terugkaatst. Radar heeft daarom enkele belangrijk voordelen: hij heeft geen zonlicht nodig en werkt dus ook ’s nachts en hij zendt golven uit (in de microgolfband) die doorheen wolken dringen zodat het weer geen invloed heeft op de kwaliteit van de observaties. Radar en optische beeldvorming vullen elkaar aan en beiden maken de evolutie naar een alsmaar nauwkeurigere ruimtelijke resolutie door. Dat is met name het geval met beelden van de Spotlight SAR, een radar met synthetische apertuur (Synthetic Aperture Radar) waarvan de stralenbundel permanent op het doelgebied staat gericht. Dat vergroot de integratietijd en maakt het mogelijk gegevens te verwerven met een resolutie die kleiner is dan een meter.
Belgische expertise voor de geavanceerde behandeling van SAR-gegevensDe partners van dit project hebben zich tot taak gesteld bruikbare informatie te halen uit de ruwe gegevens die dit vrij nieuwe instrument levert. Voor de klassieke SAR (met resolutie van 10 tot 100 m) zijn er verwerkingstechnieken die hun waarde al bewezen hebben, maar voor de beelden van de Spotlight Radar moet de wetenschappelijke gemeenschap nog een verwerkingsmodel op punt stellen. Het doel van het project was dan ook Belgische expertise op dat vlak te ontwikkelen. Daarbij wilden de onderzoeksgroepen vooruitgang boeken op drie specifieke gebieden. Ten eerste, de fysica van de SAR, dat wil zeggen de wiskundige model-lering van de interacties van de radarstralen met verschillende types doelen (naakte grond, vegetatie, bossen). Ten tweede, de voorbehandeling of de reconstructie van beelden op basis van de ruwe onbegrijpbare gegevens die het instrument levert. Ten slotte, de nabehande-ling, die hoogkwalitatieve producten moet opleveren geschikt voor gebruik in Geografische Informatiesystemen (GIS), en dit door het verminderen van de ruis die het beeld verstoort, door het verbeteren van de vormherkenning, of via de detectie van veranderingen. Deze vooruitgang in de theorie en de methodologie is een noodzakelijke voorafgaande stap om de knowhow te verbreden en de mogelijkheden van deze gegevensverwervingsmethode zo goed mogelijk te benutten.
StudiegebiedenNiet van toepassingSatellietbeeldenSpotlight SAR-gegevens van de SIR-C radar
P r o j e c t A S A R T E C H F e d e r a a l W e t e n s c h a p s b e l e i d
Radarbeeldvorming kent permanente vooruitgang
Voorbeeld van resultaat van lijndetectie.
I N N O V E R E N D E T E C H N O L O G I E Ë N A S A R T E C H
Beelden voor en na ruisonderdrukking.
42 43
Knowhow ontwikkelen op het gebied van polarimetrische SAR interferometrie (PolInSAR); introductie van polarimetrische technieken bij toepassingen van SAR-interferometrie met het oog op een verhoogde gevoeligheid bij voor het bepalen van de verticale distributie van de diffusiemechanismen. Dit geeft de mogelijkheid om de driedimensionale structuur van een plantenbedekking te onderzoeken via het gebruik van een polarimetrische SAR.
PolInSAR-verwerking:- Theorie van de PolInSAR-techniek (studie van literatuur, algoritme en kalibratieproblemen).- Ontwikkeling en codering van de processor.- Selectie van de testgegevens.- Test van de processor op deze gegevens.- Overdracht van de resultaten naar de teams die bezig zijn met modellering en fusie.PolInSAR-fysica:- Literatuurstudie.- Analyse van de polarisatiestaten en van het coherente model.- Decompositie van de diffusiemechanismen.Fusie: Haalbaarheidsstudie- Van de classificatie van het bodemgebruik.- Van de detectie van interessante objecten. Mogelijkheden van de PolInSAR-techniek bij teledetectie.
Er werd een nieuwe processor – PolInSAR genaamd – ontwikkeld, toegepast en gevalideerd in het CSL, die de POLSARPRO-processor van de ESA als voorbeeld nam (en dikwijls bijdroeg tot verbeteringen ervan). De PolInSAR-processor levert de drie geoptimaliseerde coherenties. Volgens de keuze van de gebruiker levert hij ook de drie overeenstemmende geoptimaliseer-de interferogrammen, de H-A-alfa splitsing van elke polarimetrische gegevensverzameling en ook de beelden met HH, VV en XX amplitude.Er werd een verbeterde versie van het radiatieve polarimetrische transfermodel van de UCL,
POLSCAT, ontwikkeld alsook van de overeenstemmende code, om de in-formatie van interferometrische coherentie te integreren. De validering gebeurde door gebruik te maken van de JRC/ISPRA-gegevens en van de interferometrische polarimetrische resultaten afkomstig van de nieuwe Po-lInSAR-processor.Voor de twee fusiemethoden, is de algemene precisie van elk van de sa-mengevoegde series beter dan de precisie van de afzonderlijke series. Het project heeft kunnen bevestigen dat:- De gefuseerde karakteristieken van de verschillende SAR-frequenties com-plementair zijn en geschikt zijn voor de classificatie van het bodemgebruik.- De PolInSAR-karakteristieken complementair zijn aan de PolSAR-informatie en essentieel om een nauwkeurige classificatie te bieden van de verschillen-de types van bodemgebruik zoals bouwwerken, wateroppervlakken, bossen, gewassen en bewerkte gronden.- De optische gegevens zijn een aanvullende informatie voor de SAR-gege-vens, maar ze zijn niet noodzakelijk voor het opstellen van een nauwkeurige classificatie van het bodemgebruik.
D o e l s t e l l i n g > > >
M e t h o d o l o g i e > > >
R e s u l t a a t > > >
CoördinatorClaude Jamar Centre Spatial de Liè[email protected]@ulg.ac.be
PartnersPiotr SobieskiLaboratoire de Télécommunications et TélédétectionDépartement d’Électricité[email protected]
Marc AcheroyThe Signal and Image CentreKoninklijke Militaire [email protected]
E a r t h O b s e r v a t i o n H e l p d e s k P r o g r a m m a S T E R E O 1 P r o j e c t P O L I N S A R
I N N O V E R E N D E T E C H N O L O G I E Ë N P O L I N S A R
De polarimetrische SAR interferometerDe traditionele verwerking van beelden gemaakt door een radar met synthetische apertuur (Synthetic Aperture Radar - SAR) steunt vooral op de intensiteit van de teruggekaatste echo. Een rustig wateroppervlak bijvoorbeeld ziet er zwart uit, omdat de golf die het oppervlak be-reikt terugkaatst in de tegenovergestelde richting en er geen enkele signaal terugkeert naar de sensor. Recente ontwikkelingen op het gebied van polarimetrische interferometrie (Po-larimetric SAR Interferometry - PolInSAR) zorgen voor beduidend meer informatie. PolInSAR houdt rekening met twee andere informatiekanalen die worden meegevoerd met het radar-beeld, met name de polarisatie en de fase. De terugverstrooiing door een plantendek hangt af van de staat van de polarisatie (richting van de trilling van het elektrisch veld) van de in-vallende golf. De depolarisatie van de teruggekaatste golf ten opzichte van de invallende golf, het studieonderwerp van de polarimetrie (Polarimetric SAR – PolSAR) geeft dus informatie over de interactiemechanismen van de golf met het oppervlak. De interferometrie (Interfero-metric SAR – InSAR) van zijn kant, verwerkt de informatie vervat in de faseverschuiving tussen de uitgezonden en de terugkerende golf, door zich te baseren op twee beelden van eenzelfde zone. Omdat een van de oorzaken van de faseverschuiving de hoogte van de objecten is, maakt de interferometrie het mogelijk nauwkeurige informatie te vergaren over de hoogte van het terrein. De combinatie van interferometrie en polarimetrie, het onderwerp van het PolInSAR-project, biedt informatie over de verticale verdeling van de diffusiemechanismen. Het resultaat van een PolInSAR-behandeling van een scène is dan ook een driedimensionaal beeld. Toegepast op gebieden met plantengroei, kan deze techniek gebruikt worden om omgevingsparameters in te schatten – bijvoorbeeld de biomassa – die uiterst belangrijk zijn voor het inzicht in en het beheer van de klimaatveranderingen.
Specifieke mogelijkhedenDeze pluridisciplinaire samenwerking tussen meerdere onderzoeksteams samenbracht, heeft het mogelijk gemaakt de Belgische expertise terzake te ontwikkelen en zorgde zowel voor theoretische als voor technologische verbeteringen. Op het eind van het onderzoek werd tijdens een vergadering met de potentiële gebruikers die deel uitmaken van het stuurcomité van het project, van gedachten gewisseld over de mogelijke toepassingen van de PolInSAR-techniek bij teledetectie. Er werd aangetoond dat de PolInSAR-techniek interessante mogelijk-heden biedt op het gebied van crisisbeheer, humanitaire ontmijning en landbouw, hoewel er voor deze laatste toepassing nog vooruitgang nodig is op het vlak van modellering, vooral bij het bepalen van de bodemvochtigheid. De vereisten van deze drie toepassingsdomeinen werden vergeleken met de specifieke kenmerken van de PolInSAR-producten, om de gebrui-kers de meest geschikte producten te kunnen aanbieden.
StudiegebiedenTestlocatie Oberpfaffenhofen, DuitslandTestlocatie Glinska Poljana, KroatiëBeeldenInterferometrische polari-metrische E-SAR paren (banden L en P) van de DLRSynthetische interferometrische polarimetrische gegevens van JRC/ISPRADaedalus luchtbeelden
P r o j e c t P O L I N S A R F e d e r a a l W e t e n s c h a p s b e l e i d
Informatie in drie dimensies
Hoogteprofiel van een veld door middel
van een verticale doorsnede van het
differentiële interferogram. In deze
percelen konden hoogteverschillen
van 15 cm worden waargenomen.
44 45E a r t h O b s e r v a t i o n H e l p d e s k P r o g r a m m a S T E R E O 1 H y p e r s p e c t r a l e t e c h n o l o g i e
HYPERTEACH
Om gebruik van gegevens verzameld met
behulp van instrumenten als APEX te on-
dersteunen, financierde het Federaal We-
tenschapsbeleid de ontwikkeling van een
opleiding over hyperspectrale beeldvorming
en het bijbehorende lesmateriaal. Deze
training is bedoeld voor onderzoekers die
te maken krijgen met deze nog jonge tech-
nologie en milieubeheerders die ze moeten
toepassen in toekomstige projecten, en bes-
taat uit een theoretisch deel en praktische
oefeningen, waarbinnen de thema’s water,
geologie en biodiversiteit aan bod komen.
De opleiding vond in 2005 plaats in België
(40 deelnemers), in 2006 in Indonesië (40
deelnemers) en in Turkije (80 deelnemers),
en in 2007 in Zuid-Afrika (100 deelnemers).
Coördinator
- TAP, VITO
Partners
- Africa Museum
- SADL, K.U.Leuven
- MUMM
http://hyperteach.vgt.vito.be
Eigenschappen van de gebruikte instrumenten tijdens de 4 hyperspectrale campagnes
spectraalgamma aantal banden ruimtelijke resolutie
CASI-2 0,400 — 0,950 µm 288 kanalen 0,6 — 6 m
SASI 0,850 — 2,500 µm 160 kanalen 0,5 — 10 m
ATM 8,5 — 13 µm 1 kanaal 1,5 — 7,5 m (1)
HyMap 0,450 — 2,500 µm 126 kanalen 4 — 10 m
3 — 5 µm
8 — 12 µm
AHS160 0,430 — 1,030 µm 80 kanalen 2,5 — 10 m
1,550 — 1,750 µm
1,994 — 2,540 µm
3,300 — 5,400 µm
8,200 — 12,700 µm
APEX 0,380 — 2,500 µm 300 kanalen 2 — 5 m
(1) Afhankelijk van de vlieghoogte.
Vis Zichtbaar
NIR Nabij-infrarood
SWIR Kortegolf-infrarood
MWIR Middengolf-infrarood
LWIR Langegolf-infrarood
Bron : http://www.space.gc.ca/asc/fr/satellites/hyper_brochure. asp
Gegevens afkomstig van aardobservatiesatellieten vertonen grote verschillen naargelang de gebruikte sensoren. De zogenaamde panchromatische gegevens ontstaan uit de registratie van de door het aardoppervlak weerkaatste straling in een interval dat alle golflengten van het zichtbare gebied omvat. De veel rijkere multispectrale gegevens worden verkregen via simultane registratie van hetzelfde beeld in 3 tot 10 spectrale banden, die niet noodzakelijk aan elkaar grenzen en zich doorgaans situeren in het gebied van het zichtbare, het nabij infrarood, het middelinfrarood en het thermisch infrarood. Met de “hyperspectrale” sensoren wordt een grote kwantitatieve sprong voorwaarts ge-maakt. Deze kunnen namelijk simultaan in honderden zeer smalle (in de orde van enkele nm) en vaak aaneengrenzende spectrale banden gegevens registreren, waardoor ze de spec-trale eigenschappen van de waargenomen elementen zeer gedetailleerd weergeven, en dit voor grote observatiezones. In het onderhavig deel van het elektromagnetische spectrum is de continue signatuur van elk element beschikbaar, in plaats van afzonderlijke meetpunten of ruwe gemiddelden. Deze fijne spectrale signatuur geeft beter het spectrale gedrag van de geobserveerde elementen weer en maakt het mogelijk de objecten nauwkeuriger te identi-ficeren en te onderscheiden.
Ongeëvenaarde nauwkeurigheid Elke pixel van een hyperspectraal beeld bevat een schat aan informatie over de spectrale respons van de waargenomen objecten in grote delen van het elek-tromagnetische spectrum. Dit laat toe om een hele reeks bio-geofysische en biochemische variabelen met een nooit geziene nauwkeurigheid in te schatten. Hyperspectrale beeldvorming is dus een nuttig hulpmiddel voor een beter begrip van atmosferische, hydrologische en geologische verschijnselen en voor een betere monitoring van de vegetatie of de bodemsamenstelling. Enkele van de vele toepassingen - waarvan sommige reeds operationeel - zijn geologische en mijnbouwprospectie, bepaling van de vervuilingsgraad en eutrofiëring van oppervlakte-wate-ren, monitoring van sedimentconcentraties en –bewegingen in estuaria en havens, monitoring van de samenstelling van de vegetatie, evaluatie van de gezondheidstoestand van bomen, opsporing van het tekort of teveel aan stikstof in belangrijke teelten, bepaling van het gehalte aan organisch materiaal en de erosiegevoeligheid van de bodem.
Deze nieuwe techniek onder de knie krijgen Gezien de aard van de hyperspectrale gegevens, is de hoeveelheid informatie die moet opgeslagen en verwerkt worden gigantisch. Er is dus een veel grotere rekencapaciteit nodig om de ruwe gegevens te classificeren en heel het beeldverwerkings- en -analyseproces moet worden herzien. Dit brengt uitdagingen met zich mee voor zowel het fundamentele als het toegepaste onderzoek. Met de steun van het STEREO-programma en het PRODEX-programma van de ESA, nam dit onderzoeksdomein sinds 2002 een concrete vorm aan door de organi-satie van vier campagnes voor de acquisitie van hyperspectrale gegevens met behulp van verschillende instrumenten aan boord van vliegtuigen. Naast deze vliegcampagnes finan-cierde het STEREO-programma ook kleine wetenschappelijke projecten waarmee Belgische onderzoekers in samenwerking met internationale partners de techniek konden bestuderen en een know-how konden verwerven. Wetenschapsbeleid vertrouwde de organisatie van de luchtcampagnes en de eerste verwerking, distributie en archivering van de gegevens toe aan de VITO. Dit onderzoeksinstituut maakt eveneens deel uit van een Belgisch-Zwitsers consor-tium dat voor ESA de APEX beeldspectrometer ontwikkelt (zie kader).
http://cvblocal.vgt.vito.be/
H y p e r s p e c t r a l e t e c h n o l o g i e F e d e r a a l W e t e n s c h a p s b e l e i d
Hyperspectrale beeldvorming, een technologische uitdaging
De vliegende spectroradiometer APEX
(Airborne Prism Experiment) die voor
de Europese Ruimtevaartorganisatie
(ESA) ontwikkeld is als instrument
voor de kalibratie en validatie van
een toekomstig hyperspectraal beeld-
instrument aan boord van een sa-
telliet, registreert gegevens in 300
spectraalbanden die het golflengte-
spectrum tussen 380 en 2500 nm be-
strijken, met een grondresolutie van
2 tot 5 m.
Pixel continuous spectrum
Hyperspectral data cube
Wavelength
46 47
E a r t h O b s e r v a t i o n H e l p d e s k P r o g r a m m a S T E R E O 1 H y p e r s p e c t r a l e t e c h n o l o g i e
Perzikbomen onder de hyper-
spectrale loep
De modellering van de groeiprocessen
van fruitbomen zou moeten kunnen
leiden tot betrouwbare monitorings-
instrumenten die onmisbaar zijn voor
een doeltreffend beheer van dit soort
intensieve teelt. In deze context be-
studeerde het project de biochemische
parameters in de bladeren van de per-
zikboom, en meer bepaald het tekort
aan ijzer, dat de plantengroei verstoort
en de kwaliteit en kwantiteit van de op-
brengst vermindert.
In de omgeving van het Spaanse Zara-
goza kregen bijna tweehonderd perzik-
bomen ijzer toegediend in verschillen-
de doseringen, waarna hyperspectrale
metingen van de reflectantie werden
uitgevoerd op het blad zelf en op de
kruin, door middel van veldmetingen
en hyperspectrale metingen vanuit de
lucht. Deze meervoudige benadering
bood de mogelijkheid de klassieke
vegetatie-indicatoren te testen en met
succes nieuwe robuuste indicatoren te
genereren om onregelmatigheden in de
groei op te sporen en te kwantificeren.
Het bleek mogelijk om op basis van de
hyperspectrale gegevens de concentra-
tie aan chlorofyl a en b in de bladeren
te bepalen. Voorts maken de nieuwe
indicatoren het mogelijk wijzigingen in
de chlorofylconcentratie waar te nemen
voordat dit zichtbaar is met het blote
oog, bijvoorbeeld in geval van de afna-
me van dit pigment door ijzertekort.
Coördinator
- Afdeling M3-BIORES, K.U.Leuven
Partners
- Visie Lab, UA
- TAP, VITO
- Instituto de Agricultura Sostenible,
Spanje
- Estación Experimental Aula Dei, Spanje
HYPERPEACH
De landbouw houdt zich tegenwoor-
dig niet enkel meer bezig met pro-
ductie maar ook met beperking van
impact op het milieu, de bescherming
en het voortbestaan van het platte-
land. In het kader van de agromilieu-
maatregelen vereist de monitoring
van percelen specifieke beheers-
instrumenten. De informatie kan
worden verzameld door middel van
systematische waarnemingen op het
terrein en laboratoriumanalyses. Maar
deze manier van werken blijft duur
en omslachtig, met name vanwege
de verschillen tussen de percelen
onderling en binnen één en hetzelfde
perceel. De detailanalyse die mogelijk
is met hyperspectrale teledetectie
opent veelbelovende perspectieven
voor wat men precisielandbouw
noemt, dit wil zeggen het
toedienen van de juiste dosis
op de juiste plaats en het juiste
moment.
Precisie- landbouw en -beeldvorming
Weiland in observatie
Weilanden vormen een belangrijk ele-
ment van het regionale en nationale land-
bouwlandschap. Sinds enige tijd wordt
teledetectie gebruikt om landbouwarealen
te controleren, maar tot nog toe was de
spectrale resolutie te laag om ecologische
studies of de monitoring van semi-natuur-
lijke weilanden te overwegen. Het project
onderzocht in Belgisch Lotharingen hoe de
gegevens van de CASI- en SASI-sensoren
kunnen worden gebruikt om een continue
monitoring in ruimte en tijd van weilandka-
rakteristieken mogelijk te maken. Het vond
verbanden tussen de fysisch-chemische pa-
rameters van de weilanden en verschillende
spectrale componenten zoals de reflectan-
tiecurve R(λ), de spectrale indices, de eerste
afgeleide van R(λ) om bijvoorbeeld de hel-
ling te bepalen in de “red edge” zone (het
buigingspunt op de grens tussen rood en
het nabij-infrarood dat wordt gekenmerkt
door een sterke verhoging van de reflec-
tantie bij planten). Dit maakt het mogelijk
een onderscheid te maken tussen soorten
weiland (graasweiden, maaiweiden, enz.).
De verstrekte gegevens bieden ook infor-
matie over de kwaliteit van de vegetatie
(energiewaarden, enz.) wat van belang is
voor de schatting van de potentiële gras-
productie, een zeer belangrijk element voor
landbouwbedrijven.
Coördinator
- Biométrie, Gestion des données
et Agrométéorologie, CRA-W
GRASS
H y p e r s p e c t r a l e t e c h n o l o g i e F e d e r a a l W e t e n s c h a p s b e l e i d
De recente ontwikkeling van hyper-
spectrale sensoren brengt de nood-
zaak met zich mee om een belang-
rijk onderzoeksdomein te verkennen:
het uitwerken van methodes om de
enorme hoeveelheden aan gegevens
te verwerken die worden voortge-
bracht door deze observatietechniek.
Twee grote projecten spitsten zich
hierop toe. Voor de interpretatie van
de beelden konden de betrokken
onderzoeksgroepen hun comple-
mentaire expertises op het vlak
van gegevensverwerking, classifi-
catietechnieken en post-classificatie
behandeling benutten. Het HYPER-
PEACH-project levert een concrete
toepassing van dit onderzoek.
Enorme hoeveelheden gegevens
Gegevensextractie verbeteren
De hoge spectrale resolutie die inherent is
aan hyperspectrale teledetectie, levert een
enorme hoeveelheid gegevens op. Het is
dus nodig om tot een betere informatie-
extractie (data mining) uit de hyperspec-
trale gegevenskubussen te komen. In een
eerste fase onderzocht het project hoe een
beperkt aantal relevante banden kunnen
worden geselecteerd voor een specifieke
toepassing, zonder verlies van essentiële
informatie.
In een tweede fase werden acquisitieproto-
collen uitgewerkt om het classificatievermo-
gen te verbeteren. De wiskundige algorit-
men werden zo onafhankelijk mogelijk van
de toepassingen en sensorspecificaties uit-
gewerkt, zodat ze konden worden geïmple-
menteerd in operationele gegevensverwer-
kingsketens, bijvoorbeeld in de toekomstige
gegevensketen van de APEX-sensor.
De eindproducten van het onderzoek, die
ter beschikking van de wetenschappelijke
wereld worden gesteld, zijn de gegevensre-
ductietechnieken en de wiskundige algorit-
men. Het onderzochte toepassingsgebied is
de precisielandbouw, en meer bepaald de
monitoring van stressfactoren (meeldauw,
stikstoftekort) in boomgaarden van de ap-
pelvariëteiten Jonagold en Golden Delicious.
Coördinator
- TAP, VITO
Partners
- Visie Lab, UA
- Afdeling M3-BIORES, K.U.Leuven
HYPERCRUNCH HYPERWAVE
Algoritmen toepassen en toetsen
HYPERWAVE heeft tot doel de algoritmen
die ontwikkeld werden in het kader van
het HYPERCRUNCH project te valideren en
toe te passen. HYPERCRUNCH ontwikkelde
een prototype toolbox voor het gebruik van
deze algoritmen ongeacht de bestudeerde
thema’s. Om het prototype te testen en te
valideren, kreeg het een groot aantal hyper-
spectrale gegevenskubussen voorgescho-
teld afkomstig van verschillende sensoren,
voor een waaier van toepassingen. Hiervoor
werden de gegevens en de expertise ge-
bruikt van andere STEREO projecten en van
VITO onderzoek. De algoritmen die aanvan-
kelijk ontwikkeld werden voor het ecosys-
teem van boomgaarden, werden nu onder
andere geïmplementeerd voor de analyse
van aquatische milieus en duinvegetatie. Dit
laatste onderzoek maakte het mogelijk een
kaart van de duinvegetatie voor de Belgis-
che kust op te maken (HYPERKART-project).
Coördinator
- TAP, VITO
Partners
- MUMM
- Visie Lab, UA
- Afdeling M3-BIORES, K.U.Leuven
48 49E a r t h O b s e r v a t i o n H e l p d e s k P r o g r a m m a S T E R E O 1 H y p e r s p e c t r a l e t e c h n o l o g i e
Het organische materiaal
van de bodem bepalen
Het gehalte aan organisch materiaal in de bo-
dem (OMB) is een zeer belangrijke productie-
factor, maar moeilijk te bepalen vanwege de
grote ruimtelijke verschillen. Bovendien maakt
de complexiteit van het bodemsysteem de
evaluatie van zijn eigenschappen heel lastig,
zelfs onder laboratoriumomstandigheden. In
dit project werd in een landbouwzone in het
zuiden van België onderzocht in welke mate
hyperspectrale teledetectie kan worden ingezet
om het organische materiaal in het bodemop-
pervlak te meten op basis van CASI-2 en SASI
gegevens. Het gecombineerde gebruik van bei-
de sensoren verruimt het beschikbare spectrale
gamma en maakt een betrouwbaarder model
voor de bepaling van het OMB mogelijk. Er wer-
den onweerlegbare correlaties vastgesteld tus-
sen enerzijds het gehalte aan OMB, met behulp
van laboratoriumanalyses van terreinmonsters,
en anderzijds de hyperspectrale signatuur van
de geobserveerde kale landbouwgrond.
Coördinator
- Département des Sciences et Gestion
de l’Environnement, ULg
OM + CARBIS
toonden aan dat voor dit soort studie
een spectrale ijking moet worden ont-
wikkeld op regionaal niveau, die bruik-
baar is voor alle bodemsoorten van een
zelfde fysiografische regio.
Coördinator
- Département de Géologie
et de Géographie, UCL
Partners
- Département des Sciences et Gestion
de l’Environnement, ULg
- Centre for Geo-Information
Wageningen Universiteit, Nederland
- Department of Geography
and Human Environment
Tel Aviv University, Israel
EROCROP
Erosie en productiviteit
Gewasopbrengst is afhankelijk van ver-
schillende bodemkenmerken, zoals het ver-
mogen om water vast te houden, het ge-
halte aan nutriënten en organisch materiaal.
Bodemerosie heeft een negatieve invloed
op deze kenmerken aan en kan dus een in-
direct effect hebben op de landbouwproduc-
tiviteit. In welke mate dragen erosieproces-
sen bij tot de ruimtelijke verschillen van de
bodemkenmerken en dus tot de verschillen
in rendement? Dit is nog niet duidelijk, met
name op regionale schaal. Op basis van de
gegevens die werden verzameld door de
HyMap-sensor voor het Hageland, trachtte
het project een correlatie te vinden tussen
bodemerosie en productiviteit van de land-
bouwgronden, aangezien een band tussen
deze twee parameters al werd aangetoond.
Aangezien met de gebruikte techniek geen
duidelijke correlatie kon worden vastgesteld,
is voortgezet onderzoek nodig.
Coördinator
- Onderzoeksgroep Fysische
en Regionale Geografie, K.U.Leuven
Partners
- BRGM, Frankrijk
- Exeter University, Verenigd Koninkrijk
- Afdeling land, Aminal
Hyperspectrale beeldvorming lijkt
zeer veelbelovend voor onderzoek
en toepassingen op het gebied
van bodemkunde. Informatie
verzamelen over de oppervlakte-
eigenschappen en samenstelling
(mineralen, organisch materiaal,
vochtigheid) van bodems, ano-
malieën aantonen die wijzen op
vervuiling (zie thema “Opsporing
van industriële verontreiniging”)
of erosiegevoeligheid: dit zijn en-
kele van de doelstellingen die de
onderzoekers nastreven die zich
bezighouden met het complexe
bodemsysteem. Een bijkomend
argument voor een regelma-
tig gebruik van hyperspectrale
gegevens is de gevoelige afname
van het aantal monsternames op
het terrein die nodig zijn voor een
monitoring.
Een instrument voor bodemkunde
H y p e r s p e c t r a l e t e c h n o l o g i e F e d e r a a l W e t e n s c h a p s b e l e i d
HYNIM
Tekort of teveel aan meststof
Een helaas veelvoorkomend probleem
vormt het teveel aan meststof dat niet
wordt opgenomen door de planten en dat
infiltreert in de bodem, waar het een risico
vormt voor grond- en oppervlaktewater, en
uiteindelijk ook de zee. Stranden overspoeld
met algen zijn hiervan het droevige bewijs.
Anderzijds kan een tekort aan stikstof het
rendement doen dalen en de vruchtbaarheid
van de bodem op lange termijn aantasten.
Dankzij de grote flexibiliteit in de keuze van
de golflengten van de HyMap-sensor, kan
hyperspectrale beeldvorming een belangrijk
hulpmiddel zijn bij de opsporing van perce-
len of delen van percelen die onvoldoende
bemest zijn. Er werden vijf relevante spec-
traalbanden gekozen in het groene, het rode
en het nabij-infrarode gebied. Verschillende
combinaties van deze banden werden ge-
test op de mogelijkheid om informatie te
verstrekken over het stikstofgehalte. Op die
manier werden bemoedigende resultaten
verkregen voor het uitwerken van agromi-
lieu-indicatoren, met name om maïsvelden
op te sporen die een abnormale reflectantie
vertonen die zou kunnen worden verklaard
door een teveel of net een tekort aan stik-
stofhoudende meststoffen.
Coördinator
- Département des Sciences et Gestion
de l’Environnement, ULg
Partners
- Laboratoire d’Écologie
des grandes cultures, UCL
- Centre de Recherche Public
Gabriel Lippmann, Luxemburg
Organische koolstof in de bodem
De organische koolstof in de bodem
(OKB), die hoofdzakelijk afkomstig is
van plantaardig afvalmateriaal, vormt
een van de belangrijkste reservoirs in de
totale koolstofcyclus. Wanneer micro-
organismen in de bodem het gebonden
koolstof afbreken vormt dit een moge-
lijke bron van CO2-emissie in de atmo-
sfeer. Deze uitstoot van CO2 is moeilijk
te becijferen, net als het omgekeerde
proces waarbij CO2 uit de atmosfeer via
fotosynthese wordt omgezet in biomas-
sa en vervolgens wordt vastgehouden in
de vorm van humus. In principe geven
de veranderingen die zich voordoen in
de voorraad OKB goed de CO2-stromen
weer. Maar voor de detectie van deze
veranderingen is een zeer uitgebreide
en intensieve monstername noodza-
kelijk omwille van de grote ruimtelijke
verschillen in de OKB. Ten einde een
betrouwbaar monitoringsinstrument in
handen te krijgen, vergeleek het pro-
ject het voorspellend vermogen van
spectroscopische metingen in het labo,
op het terrein en door de AHS-sensor
vanuit de lucht, voor een site gelegen
in Belgisch Lotharingen. De resultaten
50 5 1E a r t h O b s e r v a t i o n H e l p d e s k P r o g r a m m a S T E R E O 1 H y p e r s p e c t r a l e t e c h n o l o g i e
Instrumenten voor het beheer
van kwelders
Het opzet van dit project, toegespitst op
het natuurreservaat op het eiland Schier-
monnikoog in Nederland, was het in kaart
brengen van de vegetatie van de kwetsbare
kwelderecosystemen. De samenstelling en
verspreiding van de vegetatie en de veran-
deringen in vegetatietypes zowel als de ver-
anderingen van hun biofysische en bioche-
mische kenmerken zijn stuk voor stuk nuttige
indicatoren voor beleidsverantwoordelijken.
Het project verbeterde de gegevensverwer-
kingsalgoritmen om de informatie afkomstig
van het hyperspectrale AIS instrument beter
te benutten. In een eerste fase werden de
meest geschikte classificatiestrategieën be-
paald (met inbegrip van artificiële neurale
netwerken). Vervolgens werden verschillen-
de dimensionele reductiemethoden (met
name genetische algoritmen) toegepast
op de verschillende classifieersystemen.
Aangezien de toegevoegde waarde van de
objectgerichte aanpak al werd vastgesteld,
bestond een objectgerichte classificatie erin
de hyperspectrale gegevenskubussen te
segmenteren in beeldobjecten met duide-
lijke begrenzing en hieruit de signatuur van
de objecten af te leiden, zodanig dat duide-
lijke categorieën van vegetatietypes konden
worden bepaald.
Coördinator
- Laboratorium voor Bosbeheer
en Ruimtelijke Informatietechnieken,
UGent
Partners
- International Institute for
Geo-Information Science and Earth
Observation, Nederland
- Centre for Geo-Information
Wageningen Universiteit, Nederland
- Ministerie van Verkeer en Waterstaat,
Nederland
HISMAC MOISGRAD
Vochtgradiënten en ecologische
indicatoren
Voor het beheer en de ontwikkeling van
de ecologische rijkdommen in rivierbek-
kens blijkt het bijzonder belangrijk om
ondergrondse hydrologische systemen te
kunnen identificeren en beschrijven. Aan
de oppervlakte manifesteren deze syste-
men zich door infiltratiezones, die relatief
droog blijven, en kwelzones, die vochti-
ger zijn vanwege het opborrelende water.
Het project zocht naar de beste analyse-
methode voor de hyperspectrale CASI- en
SASI-gegevens, om de overigens al grondig
bestudeerde vochtgradiënten in het natuur-
reservaat Doode Bemde in de Dijlevallei te
bepalen. Deze locatie was de voorbije jaren
namelijk het voorwerp van een grondige
studie, waardoor talloze terreinmetingen
en simulatieresultaten beschikbaar waren.
De locatie biedt ook het voordeel van een
zekere hydrochemische uniformiteit, relatief
constante vochtgradiënten en een variatie
in de vegetatie over kleine afstanden die
verband houdt met de ondergrondse hydro-
logische bewegingen. Er konden correlaties
worden vastgesteld tussen de hyperspec-
trale metingen en de veldmetingen van
de bodemvochtigheid enerzijds, en tussen
de bodemvochtigheid en de diepte van het
grondwatertafel anderzijds. Op basis van
deze resultaten konden de natte en droge
zones zowel als plantensoorten die kenmer-
kend zijn voor plekken met vochtgradiënten
(freatofyten) in kaart worden gebracht.
Coördinator
- Vakgroep Hydrologie en Water-
bouwkunde, VUB
H y p e r s p e c t r a l e t e c h n o l o g i e F e d e r a a l W e t e n s c h a p s b e l e i d
Een nauwkeurige kennis van bio-
topen is nuttig voor het behoud
van hun stabiliteit, die vaak wordt
bedreigd door menselijke druk. Het
is tevens een beslissingshulp voor
verantwoordelijke beheerders die in
het kader van de “Habitat”-richtlijn
van het netwerk Natura 2000 moeten
bijdragen tot het behoud van de
biologische diversiteit op het grond-
gebied van de Europese Unie. Om de
identificatie en dus de classificatie
van de biotopen te verbeteren en
te verfijnen, werden in verkennend
onderzoek hyperspectrale gegevens
gecombineerd met nauwkeurige me-
tingen van de chemische, fysische en
biologische processen die op elkaar
inwerken. In het kader van de be-
scherming van kwetsbare gebieden
hebben andere projecten hyperspec-
trale gegevens ingepast in onderzoek
naar de vochtgradiënten en hun
invloed op plantenassociaties.
Beter gedefinieerde biotopen
Ecotopen classificeren
In het dichtbevolkte en geïndustrialiseerde
Vlaanderen is milieubeheer een taak die be-
moeilijkt wordt door de grote druk op de nog
bestaande natuurgebieden. Een waardevol
instrument voor het beheer van het grond-
gebied en de monitoring van het milieu is
de Biologische WaarderingsKaart (BWK).
Deze kaart, opgesteld door het geweste-
lijke instituut INBO (Instituut voor Natuur-
en Bosonderzoek), geeft een overzicht van
alle ecotopen in Vlaanderen. Het project
onderzocht de mogelijkheid om de fijne
spectrale resolutie van de hyperspectrale
gegevens van de HyMap-sensor te gebrui-
ken om de verschillende ecotopen beter
te kunnen onderscheiden, in het bijzonder
in de Dendervallei. Er werd een beeldver-
werkingsketen ontwikkeld die gebruik maakt
van automatische leeralgoritmen (machine
learning) om tot een classificatie van de
ecotopen te komen die beantwoordt aan de
vooropgestelde vereisten inzake nauwkeu-
righeid, stabiliteit, herhaalbaarheid, interpre-
teerbaarheid en ruisbestendigheid van het
signaal. Het project toonde het belang aan
van het kortegolf infrarood (SWIR) en stelde
een classificatieschema op voor de BWK, ge-
baseerd op 16 klassen met boom- en gras-
landcategorieën. Het bevestigde eveneens de
superioriteit van de hyperspectrale methode
ten opzichte van de multispectrale bena-
dering. Een nieuwe onderzoekscampagne on-
derzoekt de robuustheid van methodes met
het oog op het gebruik van hyperspectrale
gegevens bij de detectie van veranderingen,
wat nodig is om de BWK actueel te houden.
Coördinator
- Vakgroep Elektronica en Informatica,
VUB
Partners
- Instituut voor Natuur- en Bosonderzoek
- AGIV
ECOMALT HYPERKART
Een kaart van de kustvegetatie
De observatie van de Belgische kustduinen
maakt deel uit van het Europees program-
ma voor kustbeheer (Integrated Coastal
Zone Management). Voor de federale en
gewestelijke verantwoordelijken wordt de
actieve monitoring van de kustvegetatie
geïnspireerd door een dubbel belang: Een
ecologisch belang om het behoud van deze
biologisch waardevolle habitats veilig te
stellen, en een functioneel belang, in de
wetenschap dat de duinen een zeer belang-
rijke eerste beschermingsgordel vormen
voor het land en de agglomeraties in het
hinterland, die soms onder het zeeniveau
liggen. Sommige plantensoorten spelen na-
melijk een sleutelrol bij de erosieweerstand
en stabilisatie van de kustgebieden.
Op basis van een groot aantal referen-
tiegegevens op het terrein en hyperspec-
trale gegevens van de AISA-Eagle-sensor,
identificeerde het project met grote nauw-
keurigheid een twintigtal vegetatieklassen
voor helmduinen, mosduinen, grasland,
struweel, bosgebieden en 4 niet-vege-
tatieklassen. De ontwikkelde cartografie-
software werd samen met de handleiding
opgeleverd aan de Vlaamse regering (Afde-
ling Kust, IVA Maritieme Dienstverlening en
Kust, Vlaams Ministerie van Mobiliteit en
Openbare Werken). Op die manier zijn de
betrokken administraties in staat nauwkeu-
rige kaarten op te stellen op basis van hy-
perspectrale gegevens, en kunnen zij dus de
stabiliteit van de voorduinen beoordelen en
de ecologische diversiteit van de kustduinen
in kaart brengen.
Coördinatoren
- TAP, VITO
- AGIV
Partner
- Instituut voor Natuur- en Bosonderzoek
Een bijdrage tot eco-hydrologische
modellen
Op basis van de gegevens van de CASI, ATM,
HyMap en AHS-sensoren onderzocht het pro-
ject hoe beeldvormende spectroscopie (BS)
de hydro-ecologische modellen kan verrijken
en verfijnen. Deze modellen steunen namelijk
op gedetailleerde ruimtelijke gegevens over
de soortenvegetatie en op parameters zoals
de beschikbaarheid van water (vochtgradiën-
ten, grondwaterdiepte) en evapotranspiratie.
Recente ontwikkelingen op het vlak van tele-
detectie hebben aangetoond dat BS gebruikt
kan woorden om betrouwbare biochemische
en biofysische variabelen af te leiden die
belangrijk zijn voor het bepalen van de toe-
stand van de vegetatie: blad-index (LAI), netto
primaire productie (NPP) of functioneel type
(PFT). Verschillende wetenschappelijke teams
actief in België en Nederland hebben aange-
toond dat de ruimtelijk specifieke variabelen
afgeleid van de BS die in de ecologische mo-
dellen worden geïntegreerd, zeer interessant
zijn voor de classificatie en de opvolging van
de evolutie van ecosystemen. De methodo-
logische resultaten van dit project hebben
bijgedragen tot de verbetering van de analy-
se-instrumenten en dus tot een beter begrip
van de eco-hydrologische werking van de
geobserveerde sites.
HYECO 4, de opvolger van HYECO, leidde tot
een classificatie van de vegetatietypes, een
analyse van de vochtgradiënten in de bo-
dem, de bepaling van de LAI voor percelen
met naaldbomen, het vaststellen van belof-
tevolle correlaties tussen de NPP en de bio-
massa die enerzijds werden bekomen via het
BS en anderzijds via een ecologisch model;
en tenslotte het gebruik van radiatieve trans-
fermodellen om kaarten van plantaardige
soorten te produceren.
Coördinator
- Vakgroep Hydrologie en Water-
bouwkunde, VUB
Partners
- Centre for Geo-Information
Wageningen Universiteit, Nederland
- TAP, VITO
- Laboratoire d’Écologie du Paysage, ULB
- Staatbosbeheer, Nederland
HYECO +HYECO 4
52 53E a r t h O b s e r v a t i o n H e l p d e s k P r o g r a m m a S T E R E O 1 H y p e r s p e c t r a l e t e c h n o l o g i e
Detectie in ondiepe wateren
Voor de ondiepe wateren nabij de kust en
in het binnenland laat de schatting van
bepaalde parameters op basis van opti-
sche teledetectiegegevens te wensen over.
Op deze plaatsen verstoort het nabijheids-
effect van het aangrenzende land (“omge-
vingsstrooilicht”) namelijk de waarnemin-
gen die de bepaling van de concentratie
aan chlorofyl en zwevende stoffen moe-
ten mogelijk maken. Het BRADEX-project
onderzocht de mogelijkheden om de ef-
fecten van het omgevingsstrooilicht te
detecteren, wat ontegensprekelijk de we-
tenschappelijke grondslag van de beeldver-
werking voor deze specifieke zones zou
vooruit helpen. Er werden simultaan een
grote hoeveelheid radiometrische ge-
gevens verzameld, afkomstig van instru-
menten aan boord van satellieten (ME-
RIS, MODIS, CHRIS), vliegtuigen (AHS),
en schepen (TriOS) of manuele metingen
(ASD), in combinatie met atmosferische
metingen (CIMEL fotometer) en veld-
metingen (CHL, TSM), om een referen-
tiedatabank samen te stellen waarmee
een detectiealgoritme kon worden uitge-
werkt voor de pixels die worden beïnvloed
door het nabijheidseffect. Op termijn kan
dit algoritme worden geïntegreerd in de
MERIS beeldprocessor die wordt gebruikt
door de Europese ruimtevaartorganisatie.
De databank bleek ook zeer interessant
om de bloei te detecteren van Noctiluca,
een lichtgevende fytoplanktonsoort.
Coördinatoren
- MUMM
- Université du Littoral de la Côte
d’Opale, Frankrijk
BRADEX
Sedimenten nauwkeurig typeren
Vanuit ecologisch oogpunt is de Schelde-
monding zeer rijk: ze huisvest de grootste
populatie steltlopers van West-Europa en
tal van zeldzame biotopen, zoals zoetwa-
tergetijdenmoerassen. Omdat de monding
ook een belangrijke industriezone en mari-
tieme transportweg is, is het beheer ervan
een moeilijke opgave die zeker kan worden
vereenvoudigd door een beter begrip van
de ecosystemen. Hetzelfde geldt voor sites
zoals het natuurreservaat “De IJzermonding”
of de “Plaat van Walsoorden” en de “Mo-
lenplaat” in de Westerschelde. Belangrijke
biologische, chemische en fysische proces-
sen doen zich voor in de losse sedimenten
die bij eb bloot komen te liggen: fotosynthe-
se door eencelligen van de microfytoben-
thos, erosie, accumulatie van sedimenten…
Het kwantificeren van de belangrijkste biolo-
gische en fysische parameters aan de hand
van data van de HyMap en AHS-sensoren
is het resultaat van de projecten. Voor het
Schelde-estuarium werden kaarten van het
gehalte aan chlorofyl a, de korrelgroottever-
deling, water en organisch materiaal opge-
maakt. Voor de kustbeheerders werd een
kaart van de primaire productie, een classi-
ficatie van de ecotopen en een kaart van de
sedimentstabiliteit opgesteld. Het onderzoek
bevestigt het belang van het zichtbare en
nabij-infraroodgebied voor de analyse van
de sedimenten in de getijdenzones.
Coördinator
- Afdeling Hydraulica, K.U.Leuven
Partners
- Onderzoeksgroep mariene biologie
UGent
- TAP, VITO
- Laboratorium voor Protistologie en
Aquatische Ecologie, UGent
- Nederlands Instituut voor Ecologie
Nederland
- Laboratoire de Planétologie
et Géodynamique, Université
de Nantes, Frankrijk
TIDESED +SEDOPTICS
KABAR
Koraalriffen beschermen
Met bijna zeshonderd verschillende soorten her-
bergt Indonesië de grootste diversiteit aan ko-
raalsoorten ter wereld. De Tanimbar-archipel in
het oosten van Indonesië maakt deel uit van een
gebied dat door het “World Conservation Moni-
toring Centre” erkend is als buitengewoon rijk
aan endemische mariene soorten. Het gebied
wordt echter bedreigd door vervuiling, toerisme,
milieuveranderingen (bleking), sedimentatie en
destructieve vistechnieken (met explosieven en
cyanide), die nochtans verboden zijn. Voor het
behoud van deze buitengewone ecosystemen is
het echter noodzakelijk dat de verspreiding van
de koralen eerst in kaart wordt gebracht. Het
project onderzocht of hyperspectrale beeldvor-
ming (vanuit een vliegtuig of satelliet) metingen
met voldoende hoge spectrale en ruimtelijke
resolutie kan verschaffen om de soorten koraal,
hun gezondheidstoestand alsook de diepte van
de zee nauwkeurig in kaart te brengen. Het stu-
diegebied, Fordate, is een klein eiland met fran-
jeriffen (die een rand vormen langsheen een
niet-koraalkust) en een atol (geïsoleerd cirkel-
vormig rif in een lagune). Door combinatie van
CASI-gegevens , atmosferische, bathymetrische
en veldmetingen, slaagde het project erin een
bathymetrische kaart en een classificatie van
de koraalriffen op te stellen op basis van hun
geomorfologische kenmerken, en dit tot op een
diepte van bijna 30 m. Dit is een waardevol
hulp middel voor de internationale programma’s
H y p e r s p e c t r a l e t e c h n o l o g i e F e d e r a a l W e t e n s c h a p s b e l e i d
Kusten en riviermondingen zijn
kwetsbare gebieden met zeldzame
biotopen die bedreigd worden door
industriële activiteit, maritiem trans-
port en ook toerisme. Om ze efficiënt
te beschermen zijn een betere ken-
nis van de werking van de ecosyste-
men en betere technieken voor het
bepalen van de waterkwaliteit no-
dig. België beschikt in deze materie
over een grote expertise, met name
dankzij hyperspectrale beeldvorming
als een interessant alternatief voor
omslachtige en dure bemonsterings-
campagnes, vaak in moeilijk toegan-
kelijke gebieden. De fijne spectrale
resolutie maakt namelijk een nauw-
keuriger onderscheid mogelijk tus-
sen de biochemische bestanddelen
aanwezig in zeewater, brak water en
getijdensedimenten.
Bescherming van kustzones
SCHELDT
Waterkwaliteit in de Scheldemonding
Het project richt zich op het estuarium en de
pluim van de Schelde, de kustzone waar het
water van de monding zich verder vermengt
met het zeewater. In dit bijzondere ecosys-
teem getuigen de aanzienlijke verschillen
in waterkwaliteit en –samenstelling van de
intense druk die het gebied ondergaat door
menselijke activiteit en getijdenwerking. De
studie onderzocht de mogelijkheden van
spectroscopische beeldvorming voor de be-
paling van biochemische parameters die de
waterkwaliteit weergeven. De statistische
analyse van een groot aantal parameters
en spectra toonde correlaties aan tussen de
klassieke opmeting van de veldrealiteit en
de hyperspectrale informatie van de CASI-
sensor. Op basis van de gevonden relaties
konden overzichtskaarten van de biochemi-
sche parameters worden opgemaakt: opge-
lost gekleurd organisch materiaal (CDOM),
opgeloste organische koolstof (DOC), opge-
loste anorganische koolstof (DIC), partiële
CO2-druk. Deze bemoedigende resultaten
zouden nog kunnen worden verfijnd, met
name door gebruik te maken van fysische
modellen die rekening houden met het ba-
thymetrisch effect (diepte-effect).
Coördinator
- Signal and Image Centre, KMS
Partners
- Laboratorium voor Protistologie en
Aquatische Ecologie, UGent
- Océanographie Chimique
et Géochimie des Eaux, ULB
- GHER, ULg
- Unité d’Océanographie Chimique, ULg
ter bescherming van de natuurlijke rijkdommen,
maar ook voor de economische overleving van
het eiland, dat sterk afhankelijk is van de omrin-
gende zee.
Partners
- TAP, VITO
- Vakgroep Geografie
UGent
- Agency for the Assessment and
Application of Technology for Natural
Resources (BPPT)
Indonesië
DOC µM 16
188
54 55E a r t h O b s e r v a t i o n H e l p d e s k P r o g r a m m a S T E R E O 1 H y p e r s p e c t r a l e t e c h n o l o g i e
Industriehinder evalueren
De evaluatie van de gezondheids- en mi-
lieurisico’s die voortvloeien uit de vervui-
ling door mijnbouw en industrie, vereist
een nauwkeurige bepaling van de betrok-
ken polluenten. Aangezien de bestaande
methodes onvolmaakt en over het algemeen
duur zijn, loont het de moeite de mogelijk-
heden van hyperspectrale beeldvorming
voor monitoring van dit soort vervuiling te
onderzoeken. Het MINPACT-project trachtte
dit te doen. Nadat het probeerde om de ver-
ontreinigingsmechanismen op de testsites
te typeren, concentreerde het zich op de
bodemvervuiling, de afzetting van indus-
trieel stof en de plantenstress. Het spitste
zich toe op de vallei van de Maas nabij Luik ,
waar de productieresidu’s en –afvalstoffen
afkomstig zijn van de grote chemische en
ijzer- en staalfabrieken, maar ook van de
oude verontreinigingen op verlaten mijn-
sites en cokesfabrieken. De aanwezige pol-
luenten zijn zeer complex en uiteenlopend
van aard, van zware metalen en cyanides,
over vluchtige organische stoffen tot mine-
rale oliën, enz. Het bleek moeilijk correla-
ties vast te stellen tussen de hyperspectrale
metingen en de precieze concentraties aan
MINPACT
polluenten. Maar daarentegen werden er
wel significante resultaten voorgelegd voor
wat betreft de detectie van industriële stof-
pluimen in het Luikse Maasbekken. Aange-
zien het probleem bijzonder zorgwekkend
is in Oost-Europa, werd ook in de mijnsite
van Rosia Poieni in Roemenië een studie
met behulp van multispectrale beelden
uitgevoerd. Voor deze site, die vooral te
maken heeft met zure mijndrainage was
het mogelijk de omvang van de zones met
zuur water alsook van de zones met diverse
verweerde mineralen af te bakenen. Deze
studie vormt de eerste etappe in voorberei-
ding van een hyperspectrale campagne.
Coördinatoren
- Keyobs
- Département GeoMac, ULg
Partner
- Laboratoire de Toxicologie
environnementale, FUSAGx
H y p e r s p e c t r a l e t e c h n o l o g i e F e d e r a a l W e t e n s c h a p s b e l e i d
Stedelijke gebieden zijn
gekenmerkt door een complexe
ruimtelijke ordening, heterogene
materialen en een grote geo-
metrische variatie in de struc-
turen. Bovendien is het een
omgeving die constant in evo-
lutie is. Voor nauwkeurige
informatie heeft teledetectie
vaak niet genoeg aan de
klassieke multispectrale gege-
vens. Beeldvormende spectro-
scopie biedt extra ruimtelijke en
spectrale informatie voor een
nauwkeuriger classificatie van
stedelijke omgevingen.
Voor een betere kennis van onze steden
Stedelijke classificaties
HYSAR
Door de complexiteit van stedelijke systemen
zijn hun ruimtelijke en spectrale kenmerken
moeilijk te meten. Onder invloed van mense -
lijke activiteiten en natuurfenomenen zijn stede-
lijke gebieden zeer heterogeen, en de gegevens
afkomstig van sensoren met een beperkte spec-
trale resolutie volstaan niet om een nauwkeu-
rige classificatie op te stellen van niet-natuurlijke
objecten zoals huizen, industriële gebouwen,
wegen, elektriciteitscentrales, luchthavens, ...
Het HYSAR-project onderzocht de mogelijkheid
om polarimetrische SAR (synthetic aperture ra-
dar) gegevens te combineren met hyperspectra-
le HyMap gegevens om kunstmatige objecten in
stedelijke en voorstedelijke gebieden te classifi-
ceren. De polarimetrische SAR gegevens zijn ge-
voelig voor de geometrie en de fysische eigen-
schappen van de belichte oppervlakken, zoals de
diëlektrische constante, terwijl de hyperspectrale
gegevens iets zeggen over de biochemische aard
en de omgeving van het geobserveerde beeld.
De combinatie van beide gegevenstypes bleek
bijzonder doeltreffend voor de detectie van het
wegennet, maar was daarentegen niet geschikt
voor de detectie van gebouwen, vanwege de
verschillende beeldgeometrieën.
Coördinator
- Signal and Image Centre, KMS
Partners
- TAP, VITO
- Institute of radio frequency technology,
DLR, Duitsland
HYSAR +URBAN
De nauwkeurigheid van hyper-
spectrale beeldvorming maakt ze
tot een doeltreffend instrument
om verontreinigingen zowel in het
water, in de lucht als in de bodem
te detecteren en de verspreiding
ervan te voorspellen. De ontwik-
kelde evaluatiemethodes kunnen
worden gebruikt voor de sanering
van oude industriële sites. De hy-
perspectrale gegevens bieden ook
de mogelijkheid aan privébedrijven
waardevolle en actuele informatie te
verschaffen over schadelijke indus-
triële emissies, zodat hun verant-
woordelijken de nodige maatregelen
kunnen treffen om de enerzijds de
volksgezondheid veilig te stellen
en anderzijds de exploitatie van de
installaties te optimaliseren.
Opsporing van industriële verontreiniging
URBAN
Het URBAN-project wilde de mogelijkheid toetsen
om op basis van een hyperspectraal CASI beeld
en een paar superspectrale stereoscopische beel-
den met zeer fijne ruimtelijke resolutie (0,52 m)
van het zuiden van de stad Gent, te komen tot
een georthorectificeerde stedelijke classificatie
met hoogte-informatie. De geometrische infor-
matie afkomstig uit de superspectrale beelden,
gaf geen bevredigende resultaten vanwege het
probleem van de slagschaduwen en de slechte
absolute oriëntatie van het stereoscopisch model
dat de basis vormt van het 3D-model voor hoog-
tebepaling. Vanuit thematisch standpunt leverden
de geteste classificatiemethoden geen beduiden-
de verbetering in nauwkeurigheid op in vergelij-
king met de classificatie op basis van multispec-
trale beelden, maar ze vergemakkelijkten wel het
onderscheid tussen asfalt- en betonwegen, tussen
asfalt en bitumen, en tussen schaduwen van ge-
bouwen en schaduwen van planten.
Coördinator
- Vakgroep Geografie, UGent
Partners
- IGEAT, ULB
- Laboratoire SURFACES, ULg
- Eenheid Cartografie en Geo-informatie-
kunde, VUB
Wegen Gebouwen
Archeologie profiteert ook van de
technologische vooruitgang door
hyperspectrale beeldvorming.
In 2007 werd in samenwerking met
de UNESCO een project opgestart dat
wil proberen de overblijfselen van
een antieke stad in Calabrië (Italië)
terug te vinden op basis van hyper-
spectrale gegevens en LIDAR (laser-
scanner vanuit het vliegtuig).
56 H y p e r s p e c t r a l e t e c h n o l o g i e
Hulp bij de sanering van mijnsites
Ontginning van metaalertsen resulteert
niet alleen in een lokale vervuiling aan de
oppervlakte. Door uitloging en afstroming
tast het vervuilde water de bodem en wa-
terlopen aan in heel het stroomafwaartse
bekken, met grote gevolgen voor de volks-
gezondheid en het milieu. Zowel bedrij-
ven als administraties moeten een be-
trouwbare inventaris van de omvang van
het probleem opstellen om deze sites te
saneren en te herstellen. Het is een mon-
diaal probleem, maar zeer sterk aanwezig
in Groot-Brittannië, een land met een lang
mijnbouwverleden. Het WALMET-project heeft
betrekking op verschillende voormalige
loodmijnsites in de Rheidol Valley in het
centrum van Wales. Door veldanalyses te
combineren met hyperspectrale beelden
en gebruik te maken van bepaalde beeld-
verwerkingstechnieken die eerder werden
ontwikkeld door een Europees project, wor-
den de afval- en mijnbouwresten gekarak-
teriseerd en de omvang van de vervuiling
bepaald. De plantenstress wordt bepaald via
HyMap-metingen in het zichtbare en korte-
golf infraroodgebied. Het resultaat van het
project is een kaart van de verontreinigde
gebieden, die sneller en betrouwbaarder
kan worden opgemaakt dan het geval is
wanneer men enkel uitgaat van geoche-
mische veldanalyses.
Coördinator
- Africa Museum
Partner
- British Geological Survey,
Verenigd Koninkrijk
WALMET TIRIS
Verspreiding van vervuilende gassen
analyseren
De haven van Antwerpen huisvest het groot-
ste petrochemische complex van Europa. Vier
raffinaderijen beslaan een oppervlakte van
bijna 175 hectare, en verwerken en produ-
ceren miljoenen ton aardolie en chemische
producten per jaar, met als nevenverschijnsel
de uitstoot van grote rookpluimen die diverse
vervuilende stoffen meevoeren naar de stede-
lijke gebieden in de omgeving. Het project
wil de aanwezigheid en de concentratie van
de gasvormige vervuilende bestanddelen in
de atmosfeer detecteren op basis van hyper-
spectrale AHS-gegevens in het middel- en
ver-infraroodgebied. Tal van chemische be-
standdelen vertonen namelijk een karakteris-
tieke spectrale signatuur bij deze golflengten.
Verschillende beeldverwerkingstechnieken
werden toegepast om te proberen een pluim
waar te nemen tegen een nu eens homo-
gene (vegetatie, wateroppervlak), dan weer
heterogene achtergrond. De emissie van het
kleurloze SO2 werd gedetecteerd in de pluim
die werd uitgestoten door de schoorsteen en
op die manier kon een kaart van de SO2-con-
centratie worden opgesteld.
Coördinator
- Signal and Image Centre, KMS
Partners
- VMM
- ONERA, Frankrijk
Metaalvervuiling opsporen
Het project onderzocht de doeltreffendheid
van het gebruik van de CASI-2- en SASI-
gegevens om enerzijds zwaar vervuilde
sites en met zinkas bedekte wegen op te
sporen en hun geografische verspreiding in
kaart te brengen, en anderzijds de gevol-
gen van deze bodemvervuiling met zware
metalen op de plantengroei te evalueren.
Het bestudeerde gebied situeert zich in
het noordoosten van België, tussen de ge-
meenten Balen en Lommel, de thuis van
non-ferro-industrieën. Het gebied vertoont
hoge concentraties aan zware metalen zoals
cadmium, zink, koper en lood als gevolg van
de industriële uitstoot uit het verleden en
van vandaag, en door de aanleg van wegen
met restproducten van de industriële acti-
viteit, zoals zinkassen of loodslakken. De
SASI-sensor bleek geschikt voor de detectie
van de vegetatie die onder stress staat, en in
mindere mate voor de kwantitatieve detec-
tie van de wegen. Aanvullende studies zijn
echter nodig om het verband aan te tonen
tussen de plantenstress en de aanwezigheid
van zware metalen, alsook om de methode
op grotere schaal toe te passen.
Coördinator
- Milieumetingen, VITO
Partner
- Centrum voor Milieukunde, UHasselt
CONTAM