Förbättrad marklägesbild med förändringsanalys av högupplösta radarsatellitbilder DLR Fjärranalysdagarna 2009-03-10 Johan Rasmusson Informationssystem
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 2009-03-10 Johan Rasmusson Informationssystem
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
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 www.monuc.org 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?
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
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 www.terrasar.de www.radarsat2.info
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) www.sandia.gov
MSTAR Data Villaområde, Huntsville, Alabama X-band SAR på Twin Otter Depressionsvinkel 15 Upplösning 10 m (Gauss filter) http://maps.google.com/
MSTAR Data Villaområde, Huntsville, Alabama X-band SAR på Twin Otter Depressionsvinkel 15 Upplösning 3 m (Gauss filter) http://maps.google.com/
MSTAR Data Villaområde, Huntsville, Alabama X-band SAR på Twin Otter Depressionsvinkel 15 Upplösning 1 m (Gauss filter) http://maps.google.com/
MSTAR Data Villaområde, Huntsville, Alabama X-band SAR på Twin Otter Depressionsvinkel 15 Upplösning 0.3 m http://maps.google.com/
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.
Ytandel algblomning och molnbildning under sommaren 2007 i Östersjön Daglig yttäckning Yta med algblomning (km 2 ) Molntäckt yta (%) 2007-07-21 Kraftig algblomning Svag/Osäker algblomning Från http://www.smhi.se
Midnattssol och midvintermörker Informasjon om Tromsø från norska Wikipedia: Antall innbyggere i Tromsø by er ca. 64000 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 - 21. januar Tromsø er blant verdens beste steder å observere nordlys (Aurora Borealis) Tromsø by er Nordens største by nord for Polarsirkelen
Islägesbevakning i svenska vatten med radarsatellit Isläget 2009-03-02 YMER Äldre SAR-bild från RADARSAT-1 RADARSAT-1 www.smhi.se www.smhi.se 500 km x 500 km 100 m x 100 m upplösning Hög uppdateringstakt Bra kombination för islägesbevakning, mindre bra för andra tillämpningar
Exempel på högupplöst SAR-bild från TERRASAR-X Hanholmens hamnområde 5 km 10 km TSX-bilder över Norrköping med 1.5 m upplösning DLR
Förändringsanalys i SAR-bilder: Hanholmens hamn TSX-bild 2008-05-30 2008 Kommunlantmäteriet i Norrköpings kommun. Tidigare flygfoto från ENIRO/BLOM TSX-bild 2008-06-10 Tidigare karta från ENIRO med pålagda förändringsdetektioner Förändringsdetektioner: Röda objekt 2008-05-30 Gröna objekt 2008-06-10 TSX-bilder över Norrköping med 1.5 m upplösning DLR
Exempel på högupplöst SAR-bild från TERRASAR-X 5 km Linköpings flygplats 10 km TSX-bilder över Linköping med 1.5 m upplösning DLR
Förändringsanalys i SAR-bilder: Linköping TSX-bild 2008-04-19, Lördag Kl. 07.06 Förändringsdetektioner TSX-bild 2008-04-30, Onsdag Kl. 07.06 Tidigare flygfoto med pålagda förändringsdetektioner Förändringsdetektioner: Gröna objekt 2008-04-19 Röda objekt 2008-04-30 2008 Kommunlantmäteriet i Linköpings kommun. TSX-bilder över Linköping med 1.5 m upplösning DLR
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.
Tack! Johan.Rasmussson@FOI.se Fjärranalysdagarna 2009-03-10 Johan Rasmusson Informationssystem