Förbättrad marklägesbild med förändringsanalys av högupplösta radarsatellitbilder

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Förbättrad marklägesbild med förändringsanalys av högupplösta radarsatellitbilder"

Jörgen Andersson
för 8 år sedan
Visningar:

1 Förbättrad marklägesbild med förändringsanalys av högupplösta radarsatellitbilder DLR Fjärranalysdagarna Johan Rasmusson Informationssystem

2 Översikt Inledning Insamling av information till marklägesbilden Senaste generationen högupplösande radarsatelliter Inverkan av upplösning i SAR-bilder För- och nackdelar med olika fjärranalyssystem Exempel på högupplösta SAR-bilder Förändringsdetektion i par av SAR-bilder Sammanfattning och slutsatser Tack Fjärranalysdagarna Johan Rasmusson Informationssystem

olika fjärranalyssystem Exempel på högupplösta SAR-bilder Förändringsdetektion i par av

3 Förbättrad marklägesbild med förändringsanalys av högupplösta radarsatellitbilder? Marklägesbild: Att få en klar bild av vad som finns inom ett markområde och vad som händer där över tiden. a b Förändringsanalys: A B A - B Genom subtraktion av två bilder med varandra är det möjligt att framhäva förändringar mellan dessa. TERRASAR X-bild över Stockholm Högupplösta radarsatelliterbilder Syntetisk aperturradarbilder (SAR) från senaste satellitgenerationen med bildupplösning nära 1 m DLR

a b Förändringsanalys: A B A - B Genom subtraktion av två bilder med varandra är det möjligt att framhäva förändringar

4 Insamling av information till marklägesbilden En god marklägesbild sparar tid, pengar och liv. Vid internationella uppdrag saknas tyvärr ofta aktuella kartor med tillräckligt högupplöst och aktuell information. Typiska frågeställningar för en insatsstyrka: Bilder från DR Congo, via Hur ser terrängen ut? Vilken infrastruktur finns som kan användas för transporter? Var ska en förläggning placeras? Var kan bakhåll och hot förväntas? Var finns bästa skydd? Hur kan nya kartor snabbt tas fram i områden där aktuella kartor inte finns? Vilka skador och förändringar sker över tiden i uppdragsområdet? Hur kan insatser förberedas så att de görs säkra och effektiva?

Typiska frågeställningar för en insatsstyrka: Bilder från DR Congo, via www.monuc.org Hur ser terrängen ut? Vilken infrastruktur finns som kan användas för transporter?

5 Hur samlar man "bäst" in information? Man har främst kunskap och erfarenhet från det man sett och provat All information är bra. Fjärranalys är bara en delmängd. Olika tillämpningar har olika behov, t.ex. yta, upplösning och uppdatering Olika typer av fjärranalyssystem och sensorer kompletterar varandra Tid? Risk? Resurser? Kostnad? Data? Tidigare tillgängligt: Högupplösta optiska bilder, ca 1 m upplösning Mellanupplösta radarbilder, ca 10 m upplösning Tillkommit nyligen: Högupplösta radarbilder, ca 1 m upplösning TerraSAR-X RADARSAT-2 COSMO SKYMED

yta, upplösning och uppdatering Olika typer av fjärranalyssystem och sensorer kompletterar varandra Tid? Risk? Resurser? Kostnad? Data?

6 Senaste generationen radarsatelliter TerraSAR-X RADARSAT-2 Systemparameter Värde Systemparameter Värde Tillverkare/ Infoterra, DLR &EADS Tillverkare/ CSA och MDA (Kanada) Utvecklare Astrium, Tyskland Utvecklare Frekvensband X-band (9.65 GHz) Frekvensband C-band (5.405 GHz) Bandbredd (max) 150 MHz (300 MHz) Bandbredd (max) 100 MHz Polarisation HH, VH, HV, VV Polarisation HH, HV, VH, VV Upplösning (bästa) 1 m Upplösning (bästa) 3 m Uppskjuten 15 juni 2007 Uppskjuten 14 december 2007 Uppskjutningsplats Baikonur, Kazakstan Uppskjutningsplats Baikonur, Kazakstan Flyghöjd 514 km Flyghöjd 798 km

405 GHz) Bandbredd (max) 150 MHz (300 MHz) Bandbredd (max) 100 MHz Polarisation HH, VH, HV, VV Polarisation HH, HV, VH, VV Upplösning (bästa) 1 m Upplösning

7 Inverkan av upplösning i SAR-bilder Exempel från "MSTAR public dataset" Systemparameter Tillverkare/Utvecklare Plattform för SAR-Sensor Frekvensband Bandbredd (max) Polarisation Upplösning Värde Sandia National Labs, USA Twin Otter flygplan X-band (9.6 GHz) 591 MHz HH 0.3 m (-> 10 m)

Frekvensband Bandbredd (max) Polarisation Upplösning Värde Sandia National

8 MSTAR Data Villaområde, Huntsville, Alabama X-band SAR på Twin Otter Depressionsvinkel 15 Upplösning 10 m (Gauss filter)

9 MSTAR Data Villaområde, Huntsville, Alabama X-band SAR på Twin Otter Depressionsvinkel 15 Upplösning 3 m (Gauss filter)

10 MSTAR Data Villaområde, Huntsville, Alabama X-band SAR på Twin Otter Depressionsvinkel 15 Upplösning 1 m (Gauss filter)

11 MSTAR Data Villaområde, Huntsville, Alabama X-band SAR på Twin Otter Depressionsvinkel 15 Upplösning 0.3 m

12 Satellitbilder kan snabbt ge vidden av force majeure-händelser Syntetisk aperturradar (SAR) fungerar även vid molnighet, dåligt väder och mörker. DLR, Centre for satellite based crisis information.

13 Ytandel algblomning och molnbildning under sommaren 2007 i Östersjön Daglig yttäckning Yta med algblomning (km 2 ) Molntäckt yta (%) Kraftig algblomning Svag/Osäker algblomning Från

algblomning (km 2 ) Molntäckt yta (%) 2007-07-21

14 Midnattssol och midvintermörker Informasjon om Tromsø från norska Wikipedia: Antall innbyggere i Tromsø by er ca Det bor mennesker fra mer enn 120 nasjoner her. Universitetet i Tromsø är världens nordligaste universitet Macks Ølbryggeri är världens nordligaste bryggeri Det er midnattssol fra ca. 21. mai - 21.juli Mørketiden strekker seg fra ca. 21. november januar Tromsø er blant verdens beste steder å observere nordlys (Aurora Borealis) Tromsø by er Nordens største by nord for Polarsirkelen

Universitetet i Tromsø är världens nordligaste universitet Macks Ølbryggeri är världens nordligaste bryggeri Det er midnattssol

15 Islägesbevakning i svenska vatten med radarsatellit Isläget YMER Äldre SAR-bild från RADARSAT-1 RADARSAT km x 500 km 100 m x 100 m upplösning Hög uppdateringstakt Bra kombination för islägesbevakning, mindre bra för andra tillämpningar

16 Exempel på högupplöst SAR-bild från TERRASAR-X Hanholmens hamnområde 5 km 10 km TSX-bilder över Norrköping med 1.5 m upplösning DLR

17 Förändringsanalys i SAR-bilder: Hanholmens hamn TSX-bild Kommunlantmäteriet i Norrköpings kommun. Tidigare flygfoto från ENIRO/BLOM TSX-bild Tidigare karta från ENIRO med pålagda förändringsdetektioner Förändringsdetektioner: Röda objekt Gröna objekt TSX-bilder över Norrköping med 1.5 m upplösning DLR

Tidigare flygfoto från ENIRO/BLOM TSX-bild 2008-06-10 Tidigare karta från ENIRO med

18 Exempel på högupplöst SAR-bild från TERRASAR-X 5 km Linköpings flygplats 10 km TSX-bilder över Linköping med 1.5 m upplösning DLR

19 Förändringsanalys i SAR-bilder: Linköping TSX-bild , Lördag Kl Förändringsdetektioner TSX-bild , Onsdag Kl Tidigare flygfoto med pålagda förändringsdetektioner Förändringsdetektioner: Gröna objekt Röda objekt Kommunlantmäteriet i Linköpings kommun. TSX-bilder över Linköping med 1.5 m upplösning DLR

06 Tidigare flygfoto med pålagda förändringsdetektioner Förändringsdetektioner: Gröna

20 Sammanfattning och slutsatser Den senaste generationen av högupplösande SAR-satelliter med betydligt högre upplösning (nära 1 m) än tidigare möjliggör helt nya tillämpningar, t.ex. att följa förändringar av betydligt mindre objekt. Olika tillämpningar har olika behov av upplösning och uppdateringstakt. Olika typer av fjärranalyssystem, optik, radar etc. kompletterar varandra. Alla behövs. SAR-teknik kan användas "alltid", oberoende av mörker, moln eller dåligt väder. Förändringsdetektion i par av SAR-bilder undertrycker det stationära och visar effektivt på förändringar mellan två tillfällen, t.ex. fordonsrörelser. Förändringsdetektion är en automatisk metod som kan effektivt användas för att ur stora datamängder hitta små intressanta områden för mera noggrann analys av erfarna experter. SAR-teknik och förändringsdetektion kan därmed bidra till att ge en förbättrad marklägesbild.

Alla behövs. SAR-teknik kan användas "alltid", oberoende av mörker, moln eller dåligt väder.

21 Tack! Fjärranalysdagarna Johan Rasmusson Informationssystem

Relevanta dokument

Demonstration av storskalig kartering av virkesförråd med radarinterferometri

Demonstration av storskalig kartering av virkesförråd med radarinterferometri Maciej Soja, Lars Ulander Chalmers tekniska högskola, Göteborg Johan Fransson, Mats Nilsson, Henrik Persson Sveriges lantbruksuniversitet,