Hyperspectrale luchtfotografie asbestdaken in Drenthe

Update 28 september 2016: Het vliegen is gereed en het zoeken in de data naar asbestdaken is begonnen!

In opdracht van de provincie Drenthe verzorgt de RUD Drenthe mede de projectleiding voor het in beeld brengen van asbestdaken in de provincie Drenthe door middel van hyperspectrale luchtfotografie. Het project wordt uitgevoerd door een consortium bestaande uit Royal HaskoningDHV, Vigilance, Wageningen UR en Universiteit van Utrecht. Via deze website willen we u periodiek op de hoogte houden van de voortgang van dit project.

De opnamen zijn gemaakt met een zogenaamde hyperspectrale camera die niet alleen de lichtsterkte van het zichtbare licht opneemt, maar ook de reflecties ver daar buiten. De camera registreert gereflecteerd licht (of straling) in een zeer breed spectrum (0.38 tot 2.5 μm) en in 420 smalle spectrale banden. De camera levert een nauwkeurig digitaal beeld met gedetailleerde pixels (van 1 x 1 meter) met zeer nauwkeurig plaatsbepaling en gestabiliseerd tegen trillingen en turbulentie. Naast de hyperspectrale opnamen zijn ‘gewone’ luchtfoto’s gemaakt, met een nog grotere resolutie van 25 x 25 cm.

De provincie Drenthe voert deze pilot uit om te onderzoeken of het mogelijk is op deze wijze asbestdaken te inventariseren. Deze informatie is wenselijk vanwege het verbod op asbestdaken in 2024. Asbestdaken kunnen uit de informatie gefilterd worden aan de hand van de specifieke hyperspectrale handtekening van asbest. Aan de hand van de hyperspectrale handtekening zijn naar verwachting ook andere zaken op een snelle manier te detecteren, zoals zonnepanelen en typen vegetaties. Zijdelings wordt dit in het onderzoek meegenomen.

Het vliegen en de veldopnamen zijn gereed (fase 1a)Donderdag 21 april is het startsein gegeven voor het pilotproject op vliegveld Hoogeveen. De eerste meetvlucht is uitgevoerd op 4 mei en op 13 mei is de laatste vlucht boven noord Drenthe uitgevoerd. Er is bijna dagelijks gevlogen. Dit is voor Nederland uniek omdat voor de opnamen strak blauwe luchten nodig zijn. Er is gevlogen op een hoogte van ongeveer 1.500 meter.

Het vliegtuig een Cessna C206 op vliegveld Hoogeveen en de camera

Parallel aan de opnamen vanuit het vliegtuig zijn veldteams bezig geweest om op de grond metingen te doen. De veldmetingen hadden twee doelen:

1. Het calibreren van de hyperspectrale beelden door de reflectie van grote vlakken te meten op de grond zodat de verandering van de reflectie tussen dit oppervlak en de vlieghoogte van 1.500 duidelijk wordt.

2. Het verzamelen van de specifieke reflecties met hand held hyperspectrale camera’s van te onderzoeken objecten, zoals de verschillende asbestdaken (veel of weinig verweerd, met of zonder mos) maar ook verschillende vegetatietypen.

Eerste vergelijking hyperspectrale beelden en luchtfoto’sTijdens een eerste testvlucht op 2 mei is duidelijk te zien dat op de sportvelden kunstgras (blauwe kleur) is gebruikt in plaats van echt gras. Gras (chlorofyl) kleurt rood en kunstgras kleurt blauw. Dit komt doordat chlorofyl licht reflecteert in het infrarode gebied.

De ruwe data is inmiddels verwerkt (fase 1b)De ruwe data zoals die uit de camera komt is inmiddels omgezet naar data geschikt voor direct GIS-gebruik. Hierbij is de data ‘geëxplodeerd’ van ongeveer 6 terabyte naar zo’n 50 terabyte.

Uitvoering demo-analyse van asbest met een klein deel van de dataset (fase 1c)Op een klein deel van de dataset is een demo-analyse uitgevoerd om te bezien met welke nauwkeurigheid asbestdaken hieruit herleid kunnen worden. Omdat de resultaten hiervan positief zijn is inmiddels gestart met het generen voor een asbestdakenkaart voor Drenthe.

Eerste resultaten demo-analyse

Groen – vrijwel zeker geen asbest dak

Rood – vrijwel zeker asbest dak

Blauw – niet zeker, verdere verkenning nodig

Van data naar asbestdakenkaarten van Drenthe (fase 2.1)Er zijn verschillende methoden om in de dataset naar asbestdaken te zoeken. Zo kan er onderscheid gemaakt worden tussen de hoeveelheid gemeten licht (Radiance) en de reflectie waarbij het gemeten licht is gecorrigeerd voor atmosferische invloeden (Reflectance). Bij ‘Radiance’ wordt de speciaal te ontwikkelen software getraind om daken te herkennen op basis van informatie van bekende asbestdaken. Bij ‘Reflectance’ is het nodig om een nieuwe dataset te generen en wordt in de dataset gezocht naar de unieke handtekening van asbest zoals die in een bibliotheek van verschillende spectra voor verschillende materialen aanwezig is. Met reflectance is het ook eenvoudig om naar andere materialen te zoeken.Iedere methode kent zijn eigen voor- en nadelen met betrekking tot nauwkeurigheid en snelheid van genereren van resultaten uit de data. Er is voor gekozen om eerst de methode op Radiance toe te passen. Op deze wijze is het mogelijk om vrij snel een asbestdakenkaart van Drenthe te generen. De verwachting is dat deze eerste versie van de kaart eind oktober 2016 gereed is.

Controle kaart op proefstroken in de gemeente Emmen (fase 2.1)Validatie van de kaart vindt plaats aan de hand van veld-inspecties in de gemeente Emmen. Op grond van de resultaten van de inspecties wordt bekeken wat de betrouwbaarheid van de methode is en wordt de software of de zoekmethode aangepast om deze te verbeteren. De planning is dat een betrouwbare kaart eind dit jaar beschikbaar is.

Eventuele verdere vervolg pilot (fase 2.2)Na fase 2.1 vindt een evaluatie van de pilot plaats en wordt bekeken in hoeverre het zinvol en mogelijk is een vervolgfase uit te voeren. In deze fase willen we graag ook andere veelbelovende zoekmethoden uitwerken en ook naar andere informatie in de dataset gaan zoeken. Voorbeelden hiervan zijn vegetatie, rieten daken en zonnepanelen. Voor fase 2.2 is nog geen financiële dekking.

InformatievoorzieningVia onze website willen we periodiek de stand van zaken in het project kenbaar maken.

RUD DrentheKlaas van der VeenTelefoon 06 – 11 617 890E-mail: k.vanderveen@ruddrenthe.nl