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,kustgebieden,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



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



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



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.



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.



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



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.



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



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



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



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



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



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.



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.



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.



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.



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.



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


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


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



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



- 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


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 gronden 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



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



- 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


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



- TAP, VITO

- Laboratoire d’Écologie du Paysage, ULB

- Staatbosbeheer, Nederland

HYECO +HYECO 4


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


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


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


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


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


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

STEREO I - Belgian Platform on Earth Observation1 11 miljoen konden 50 projecten worden uitgevoerd,...

Documents

Transcript of STEREO I - Belgian Platform on Earth Observation1 11 miljoen konden 50 projecten worden uitgevoerd,...