GMES Wissenschaft und Forschung im Europäischen Kontext

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1 GMES Wissenschaft und Forschung im Europäischen Kontext Mathias Schardt Joanneum Research / TU Graz Rahmenbedingungen / Treiber Rahmenbedingung Nutzeranforderungen» GMES - Fast Track Services in verschiedenen Anwendungsbereichen Rahmenbedingung Technik» Verfügbarkeit neuer satellitengetragener Sensorsysteme Sentinals, TerraSar, RapidEye, Pleiadès

2 Fast Track Services Fast Track Services zur Zeit anvisiert» Land Monitoring Services» Emergency Response» Marine Services Weitere Fast Track Services in naher Zukunft» Security» Atmosphäre I. Forschungsbedarf FTS Land Monitoring 1. Optimierung von Prozessierungsketten zur effizienteren Gestaltung von Landnutzungsservices Operationelle Landnutzungsservices basieren zum großen Teil auf Methoden der visuellen Interpretation (Bspw. CORINE, AfriCover) enormer Zeitaufwand hohe Kosten keine einheitliche Vorgehensweise gewährleistet Optimierung und Standardisierung von Prozessierungsketten zur Unterstützung der bzw. als Alternative zur visuellen Interpretation Change detection Methoden zur Aktualisierung von Services

3 CLC2000 Land Cover Changes Region Leipzig Braunkohlefeld Cospuden Neues Erholungsgebiet Cospudener See Landsat-5 TM Kanäle 5,4,3 (RGB), Landsat-7 ETM+ Integration of TM 7 pan, Kanäle 5,4,3 (R,G,B) I. Forschungsbedarf FTS Land Monitoring 2. Verknüpfung von Ergebnissen aus der Erdbeobachtung mit In- Situ-Monitoringsystemen In Situ Monitoringsysteme (Bsp.: LUCAS, Forstinventuren oder Natura 2000) und EO-basierte Services werden in zu geringem Maße komplementär genutzt. Synergien zwischen beiden Informationstypen werden nicht genutzt EO-basierte Services werden oft als Konkurrenz zu In Situ Messreihen gesehen, Entwicklung von Verfahren der Geostatistik zur Integration von Stichprobeninventuren mit flächenhaften Services der Erdbeobachtung

4 Integration verschiedener Inventursysteme Bottom-up Integration Carbon Budget Remote Sensing Carbon estimates (without soil) per plot Soil data Plot data BEF (field and default) II. Forschungsbedarf FTS Emergency Szenarien 1. Überflutungen 2. Erdbeben 3. Sturm 4. Vulkanausbrüche 5. Feuer 6. Ölverschmutzung 7. Tsunamie 8. Unfälle 9. Hangrutschungen Anforderungen an Informationen Schnelle Information! Zuverlässige Information! Unabhängige Information! Information im richtigen Maßstab! Information an die richtigen Personen! Information verständlich!

5 II. Forschungsbedarf FTS Emergency 1. Schaffung klarer Abläufe zwischen den Akteuren sowie schnelle Datenakquisition und Prozessierungsketten für die pünktliche Bereitstellung Informationen im Krisenfall Der zeitliche Abstand zwischen dem Eintritt einer Katastrophe und der möglichen Bereitstellung von leicht verständlichen Informationen durch die Fernerkundung ist oft zu groß. Gründe hierfür sind: Unklarer Ablauf des Informationsflusses im Katastrophenfall Verfügbarkeit von Satellitenbilddaten Datenprozessierung nicht an Zeitanforderung / Pünktlichkeit angepasst Information nicht nutzergerecht aufbereitet Optimierung des Informationsflusses zwischen den beteiligten Akteuren Entwicklung von Werkzeugen zur Visualisierung der Informationen Entwicklung von Verfahren zur schnellen Datenprozessierung Entwicklung von mobilen Lösungen für Einsatzkräfte Maßstab / Zeit für verschiedene Krisen- und Katastrophenfälle Space core event/process impact core event/process impact easy to observe by satellites 1000 km Observation scale Quelle DLR 100 km 10 km 1 km 100m 10m 1m 1 dm Forest Fire Cyclone Earthquake River flood Drought Refugee Camp Civil War sec min hour day week month year decade easy to observe by satellites Tim e

6 Satellitenbild vor und nach Erdbeben Zeit versus Maßstab / Auflösung Spac e easy to observe by satellites Observation scale 1000 km 100 km 10 km 1 km 100m 10m 1m 1 dm Quelle DLR METEOSAT / Rapid scan METEOSAT/GOE AVHRR Constellation MODIS ENVISAT SPOT / RADARSAT LANDSAT IRS IKONOS/QUICKBIRD Time sec min hour day week month year decade easy to observe by satellites

7 II. Forschungsbedarf FTS Emergency 1. Schaffung klarer Abläufe zwischen den Akteuren sowie schnelle Datenakquisition und Prozessierungsketten für die pünktliche Bereitstellung Informationen im Krisenfall Der zeitliche Abstand zwischen dem Eintritt einer Katastrophe und der möglichen Bereitstellung von leicht verständlichen Informationen durch die Fernerkundung ist oft zu groß. Gründe hierfür sind: Unklarer Ablauf des Informationsflusses im Katastrophenfall Verfügbarkeit von Satellitenbilddaten Datenprozessierung nicht an Zeitanforderung / Pünktlichkeit angepasst Information nicht nutzergerecht aufbereitet Optimierung des Informationsflusses zwischen den beteiligten Akteuren Entwicklung von Werkzeugen zur Visualisierung der Informationen Entwicklung von Verfahren zur schnellen Datenprozessierung Entwicklung von mobilen Lösungen für Einsatzkräfte Kontaminierung nach Reaktorunfall Atomkraftwerk Leibstadt, Schweiz Darstellung der Kontaminierungsstufen im betroffenen Gebiet in Google Earth Schnittstellen zwischen: Datenakquisition Datenverarbeitung Ausbreitungsmodellierung Modellierung der Bevölkerungsdichte Visualisierung der Ergebnisse Statistiken

8 Visualisierung von Informationen 3D Darstellung in Google Earth zeigt Überlagerung der Kontaminierungsstufen und Bevölkerungsdichte II. Forschungsbedarf FTS Emergency 1. Schaffung klarer Abläufe zwischen den Akteuren sowie schnelle Datenakquisition und Prozessierungsketten für die pünktliche Bereitstellung Informationen im Krisenfall Der zeitliche Abstand zwischen dem Eintritt einer Katastrophe und der möglichen Bereitstellung von leicht verständlichen Informationen durch die Fernerkundung ist oft zu groß. Gründe hierfür sind: Unklarer Ablauf des Informationsflusses im Katastrophenfall Verfügbarkeit von Satellitenbilddaten Datenprozessierung nicht an Zeitanforderung / Pünktlichkeit angepasst Information nicht nutzergerecht aufbereitet Optimierung des Informationsflusses zwischen den beteiligten Akteuren Entwicklung von Werkzeugen zur Visualisierung der Informationen Entwicklung von Verfahren zur schnellen Datenprozessierung Entwicklung von mobilen Lösungen für Einsatzkräfte

9 Auswertung der Gebäudeschäden nach einem Erdbeben Not damaged Damaged II. Forschungsbedarf FTS Emergency 1. Schaffung klarer Abläufe zwischen den Akteuren sowie schnelle Datenakquisition und Prozessierungsketten für die pünktliche Bereitstellung Informationen im Krisenfall Der zeitliche Abstand zwischen dem Eintritt einer Katastrophe und der möglichen Bereitstellung von leicht verständlichen Informationen durch die Fernerkundung ist oft zu groß. Gründe hierfür sind: Unklarer Ablauf des Informationsflusses im Katastrophenfall Verfügbarkeit von Satellitenbilddaten Datenprozessierung nicht an Zeitanforderung / Pünktlichkeit angepasst Information nicht nutzergerecht aufbereitet Optimierung des Informationsflusses zwischen den beteiligten Akteuren Entwicklung von Werkzeugen zur Visualisierung der Informationen Entwicklung von Verfahren zur schnellen Datenprozessierung Entwicklung von mobilen Lösungen für Einsatzkräfte 9

10 Geo-Daten Mögliche Komponenten mobiler Lösungen Fernerkundungsdaten Zusätzliche Informationen Thematische Information (Straßen, etc.) Statistische Information (Anz. Einwohn., etc.) Audio und Video Lokalisation GPS Navigation von Einsatzkräften Virtual flights III. Forschungsbedarf FTS Security 1. Forschungsmaßnahmen ähnlich wie bei FTS Emergency und zusätzlich die Entwicklung von Methoden zur Ableitung von sicherheitsrelevanten Informationen aus Fernerkundungsdaten Sicherheitsrelevante Merkmale sind nicht direkt aus den Fernerkundungsdaten ablesbar. Entwicklung eines Indikatorensystems für verschiedene Themenstellungen (Terrorismus, Grenzüberwachung, Überwachung von Nuklearanlagen, Humanitarian Aid)

11 Beispiel Überwachung Atomanlagen Beispiel Grenzüberwachung A test has been carried out by San Marco using ASTER images, whose spatial resolution is 15 m. The selected images were taken about two years apart, and show evident differences in the trails crossing the Iraq-Saudi Arabia border (example created in GMOSS)

12 Schlussfolgerung Durch GMES entstehen viele neue Themenfelder für Forschung und Entwicklung Forschungsergebnisse müssen direkt in operationelle Anwendungen integrierbar sein (Robustheit!) GMES ist eine große Herausforderung für Forschung und Entwicklung!