Satellitengestütztes Binnengewässermonitoring: Konzepte und Beispiele für Dienste

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1 Satellitengestütztes Binnengewässermonitoring: Konzepte und Beispiele für Dienste Thomas Heege EOMAP GmbH & Co.KG

2 EOMAP Kerngeschäft: Gewässermonitoring Bathymetry surveys for offshore industry Environmental monitoring of coastal zones for offshore industry & agencies Water quality monitoring for agencies and authorities Worldwide distribution and services

3 Wasserfarbe und Gewässerparameter Die Wasserfarbe ist eine Funktion von: Absorption und Streuung der Wasserinhaltsstoffe, der Tiefe und Seegrund-Reflexion Süddeutsche Zeitung

4 Satellitengestützte Gewässerparameter Wasserqualität Trübung*, Secchi-Tiefe*, Schwebstoff (Organische) Absorption* Chlorophyll**, Gelöste organische Komponenten** Abgeleitete & aggregierte Produkte Andere Wassertiefe, Seegrund-Eigenschaften Eis, Wasseroberflächen-Temperatur Slicks, Seegang * Zugrundeliegende optische Streu- und Absorptionsgrößen sind weltweit und sensorübergreifend vergleichbar und harmonisiert, sofern Prozessierstandards eingehalten.

5 Validation Germany / Lake Constance, MERIS/Landsat-7 / MIP

6 Multi-sensor water quality monitoring Vietnam/Mekong: MODIS m, Landsat, Rapideye (MIP) Can Tho / Basac river comparison Turbidity [NTU] In-situ data (SRHMC) In-situ data (GFZ CT3) In-situ data (Hydromod) Satellite derived data MODIS 500m, monthly median LANDSAT 7, 30m (single records) RapidEye, 5m (single records) Slide 6

7 Langzeit-Monitoring von Chlorophyll in Gewässern unterschiedlichster Skalen Alpine Lakes, 300m MERIS In situ vs. satellite derived upper CHLa limit CHLa max satellite L7 CHLa in situ CHL [µg/l] Titisee Schluchsee Bsee-BR Bsee-FU Mindelsee Illmensee Bad Waldsee Federsee Selected Lakes in Baden-Württemberg Source: in situ ISF/LUBW, Seenprogramm.de, satellite data: processing EOMAP, raw data NASA

8 Chlorophyll max 30m Wertebereich und Indikation Bavaria, Chloropyhll-a max Indikator 30m Landsat In situ vs. satellite derived upper CHLa limit CHLa max satellite L7 CHLa in situ CHL [µg/l] Titisee Schluchsee Bsee-BR Bsee-FU Mindelsee Illmensee Bad Waldsee Federsee Selected Lakes in Baden-Württemberg Source: in situ ISF/LUBW, Seenprogramm.de, satellite data: processing EOMAP, raw data NASA

9 Zeitliche Auflösung Zeitliche und räumliche Auflösung Täglich Wöchentlich Sentinel 3, MODIS Aqua & Terra Landsat 7 & 8 Sentinel 2: 4 10x/M Monatlich WorldView-2 RapidEye 2 m 30 m 300 m Räumliche Auflösung ( Satellitenbilder ESA, NASA, satimagingcorp)

10 Einmischungsprozesse in Flüssen Bavarian rivers Inn and Salzach, Landsat 30m,

11 Donau (Germany, Czech Republic, Austria, Serbia, Romani, Bulgaria) Trübung, June August, räumlich aggregiert (30 auf 500m)

12 Water Quality Atlas (30m resolution) Seasonal aggregation of products (30m) Winter Spring Summer Autumn

13 Donau-Zuflüsse Seasonale Trübung in 2008 [ETU] Earth Observation Turbidity Unit Year: 2008 Isar Donau before Inn Inn Donau behind Inn Salzach Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Germany

14 Danube Contributors, Bavaria Organic Fraction, June August Organic Fraction 0 0,1 0,5 1,0

15 Qualitätssicherung Pixelbasierte Qualitätsmerkmale Postprocessing & Maskierung z.b. Wolkenschatten, Kontinuierliche Qualitätskontrolle Service-Hotline

16 Initiativen für Binnengewässer-Services

17 Beispiel FP7/Copernicus Projekt FRESHMON: downstream services for inland waters FRESHMON Supporting the development of EO services: High Resolution Freshwater Monitoring for lakes and rivers High-resolution water quality maps: trans-national, long-term,.. Harmonization of products, metadata, INSPIRE Large-scale validation of the products Dissemination, user trainings, Assimilation into hydrodynamic models

18 Beispiel FP7/Copernicus Projekt GLaSS, Inform, Apps4GMES: downstream services for inland waters GLaSS: Global Lakes Sentinel Services Lead: Water Insight, NL: Mar 2013-Feb 2016, 8 Partner (NL, FI, DE, IT, SE, EE) Preparing take-up of Copernicus Sentinel data: System for ingestion, archiving, pre-processing and distribution of data and results, data mining tools simulated datasets for testing and validation with field campaigns selected case studies and preparation of training material Apps4GMES: Bayerisches Verbundprojekt zur Entwicklung von operationellen Serviceketten unter Nutzung der Sentinel-Daten (Vista, EOMAP, RSS, ZEBRIS, T-Systems)

19 White Paper for EC: Pan-European Inland water monitoring Initiative: REA with all inland water projects involved Draft proposal and Inland water workshop Brussels Final version containing: Overview directives and EO data Service description and product specifications Advancements for WFD, EEA, EC... First cost estimation Status: currently has been discussed at User Forum

20 Initiativen für Binnengewässer-Services Zentrale Copernicus Core-Services? Markwirtschaftlich ausgerichtete Services? Argumente: Triebfedern für Innovation und Service-Entwicklung Nachhaltigkeit von unternehmerischen Investitionen Wertschöpfung von Copernicus durch weltweiten Export Abgrenzung Core- / Downstream durch räumlich-/zeitliche Auflösungen weiterhin erforderlich!

21 Nutzbarmachung von Satellitenprodukten Projektbasiert Kundendefinierte Produkte Zeitweilige Nutzung innerhalb Projektdauer Harmonisierte & Operationelle Produktion & Services Verfügbarkeit: Kontinuierlich Standardisierte Produkte & Services Einfacher Zugriff, einfache Integration Kostengünstig Online-Plattformen Standardisierter Datenzugriff Online Werkzeuge für die kundenspezifische Aggregation Kooperations- und Datenaustausch-Plattformen

22 24/7/365 Zugang: Online-Webshop EOMAP Web Shop by Cloudeo Online access Intercontinental continuous

23 Infrastruktur Gewässerservices Satellitensensoren Bodenstationen/Archive VA Prozessoren PPP s OPUS COPACI Online-Shop / Zugriff Kundenspez. Aggregation complementary services Anwendungen & Kunden

24 Aggregation, Zusammenführung mit in-situ Räumlich/zeitliche Zusammenfassung von Einzelaufnahmen: Nutzerdefinierte Aggregation und Zusammenführung Integration in Berichtswesen Verständnis von räumlich-zeitlichen Mustern mit statistischer Signifikanz 3.6 mg/l

25 Aggregation Seasonal Aggregation

26 Mobile Applikationen: Einfacher Datenzugriff, Zeitserienanalyse, virtuelle Stationen,

27 Zusammenfassung Satellitengestützte Binnengewässer-Services sind verfügbar: Nachhaltig, operationell-kontinuierlich, Langzeit-Archiv Integration in behördliche Aufgabenbereiche erleichtern Werkzeuge, Assimilation mit in situ, learning-by-doing Marktwirtschaftliche Prinzipien zur Weiterentwicklung wahren Sensibilisierung von EC, ESA-Programmen,