Software-Lösungen für Umweltbeobachtung und Klimawandel

Software-Lösungen für Umweltbeobachtung und Klimawandel

Inhalt Einführung 2 ENVI 3 ENVI Services Engine 3 ENVI für ArcGIS Server 4 ENVI LiDAR 4 Dienstleistungen 5 Fallstudie Landwirtschaft 6 Fallstudie Kontaminierte Böden 6 Fallstudie Waldbrandschäden 7 Fallstudie Mineralexploration 7 ENVI SARscape 4 IDL 5 Einführung Exelis entwickelt anspruchsvolle Software, mit der Umweltexperten Daten und Bilder aller Art bearbeiten, analysieren und weitergeben können. Umweltmanager, Schutzprogramme und globale Projekte wie beispielsweise Copernicus nutzen die Vorzüge fernerkundungsbasierter Bilddaten zur Lösung von Problemen, die bisher weit teurere und zeitaufwendigere Feldarbeit erforderten. Das Extrahieren von Informationen aus Bilddaten hat zahlreiche Vorteile für Umweltexperten, darunter geringere Kosten und schnellere Ergebnisse. Ob Ihr Hauptinteresse Forstwirtschaft, Klima, Wetterkunde, Lebensräumen, Artenvielfalt, Einsparung von Rohstoffen oder Energie gilt, die ENVI- Software stellt Ihnen für Bildverarbeitung und -analyse Werkzeuge zur Verfügung, mit denen Sie die umweltbezogenen Fragestellungen bearbeiten können, mit denen Sie konfrontiert sind. Mithilfe der IDL-Programmierplattform lässt sich ENVI einfach und bequem anpassen und stellt daher eine äußerst flexible Lösung für Ihre einzigartigen Herausforderungen im Bereich des Umweltmanagements dar. ENVI-Produkte sind zudem in allen Belangen mit ArcGIS kompatibel - Sie können die Ergebnisse mühelos zur Befüllung, Aktualisierung und Bewertung der Qualität eines Geoinformationssystems (GIS) einsetzen. Die Integration mit ArcGIS ermöglicht Ihnen die Visualisierung von Vektorebenen zusammen mit Ihren Bilddaten. Zudem können Sie schnell und einfach weitere Analysen durchführen und Ihre Ergebnisse z. B. mit Kollegen austauschen. 2

Produkte Foto: European Space Agency (ESA) ENVI Die Antworten auf Ihre Fragen stecken in Ihren Bilddaten Bildauswerter, Wissenschaftler und Geoinformationssystem (GIS)-Experten vieler Fachrichtungen greifen heute zum Extrahieren von Informationen aus Satelliten- und Luftbildern auf ENVI zurück. ENVI-Lösungen kombinieren die neuesten Technologien der Spektralbildverarbeitung und Bildanalyse mit einer intuitiven und benutzerfreundlichen Schnittstelle. Sie bieten Ihnen ein robustes Sortiment an Werkzeugen zur Unterstützung Ihrer Arbeitsabläufe bei der Bildauswertung und lassen sich nahtlos in gängige GIS-Programme integrieren. Darüber hinaus basieren alle ENVI-Lösungen auf IDL, unserer leistungsfähigen Programmiersprache, die eine einfache Anpassung von Merkmalen und Funktionen erlaubt. ENVI macht das Auslesen, Erforschen, Aufbereiten, Analysieren und den Austausch von Bilddaten so einfach wie nie zuvor. ENVI SERVICES ENGINE Cloudbasierte Bildanalyse ENVI Services Engine ist eine neue cloudfähige Lösung, mit der Ihre Organisation fortschrittliche Bild- und Datenanalysen von ENVI für beinahe jede existierende Unternehmensinfrastruktur erstellen, veröffentlichen und einsetzen kann. Anwender können nun die Vorteile der Informationen aus Bilddaten über ihren Desktop-PC, ihre Mobilgeräte oder Internetanwendungen optimal nutzen. Durch die erzielten Effizienzsteigerungen, verbesserten Entscheidungsprozesse und vereinfachten Hardwareanforderungen maximieren Sie die Rentabilität Ihrer Investition. On-demand Bildanalyse Die ENVI Services Engine bietet Ihrer gesamten Organisation online und on-demand Zugriff auf die Geodaten und Informationen, die Sie für effiziente strategische Entscheidungen benötigen. Dies erfolgt vollkommen standortunabhängig. Da alle Mitarbeiter auf dieselben Analysewerkzeuge zugreifen können, sind verlässliche, wiederholbare Prozesse und genauere Ergebnisse gewährleistet. Zentralisiertes Management Falls Ihre Organisation noch das Desktop-Softwaremodell nutzt, das die IT-Infrastruktur der letzten zwei Jahrzehnte bestimmt hat, dann sind Ihnen die Mängel im Hinblick auf Datenaustausch, Softwaremanagement und allgemeine Kommunikation nur allzu bekannt. Die ENVI Services Engine bietet eine unternehmensweite Serverumgebung, die genau diese Probleme durch das zentralisierte Management von Anwendern, Software und Daten behebt. Weitere Informationen über Exelis finden Sie unter www.exelisvis.de 3

ENVI FÜR ArcGIS SERVER Nutzen Sie die Bildanalyse in Ihrer gesamten Organisation ENVI für ArcGIS Server ist ein revolutionär neues Produkt, das Ihnen die Entwicklung, Publikation und Verteilung von Werkzeugen und Modellen für die Bildanalyse in Ihrer gesamten Organisation erlaubt. Es vereinfacht den Arbeitsalltag für Administratoren und ermöglicht es Endanwendern, die vielfältigen Geoinformationen in den Bilddaten nun in vollem Maße auszuschöpfen. Da Organisationen Satelliten- und Luftbilder in immer stärkerem Maße nutzen, führt der Übergang zu ArcGIS Server von Esri für die Verwaltung und Verbreitung von Bilddaten zu einer Verbesserung der Effizienz und Zusammenarbeit im gesamten Unternehmen. ENVI LiDAR Entdecken Sie die nächste Dimension Ihrer Daten Mit ENVI LiDAR können Sie aussagekräftige, fotorealistische 3-D-Visualisierungen erstellen und mühelos wichtige Objekte und Produkte aus LiDAR-Daten extrahieren. Unabhängig davon, ob die LiDAR-Daten im Bauwesen oder für Stadtplanungsprojekte, in der Bewirtschaftung natürlicher Ressourcen, in der geologischen Erkundung oder der Verteidigung und Aufklärung eingesetzt werden, Sie können im Handumdrehen Ihre Daten aufbereiten, Objekte genau extrahieren, Ihre Ergebnisse bearbeiten und Ihre Daten und Layer zur weiteren Auswertung exportieren. Spezialisten in allen Branchen nutzen LiDAR-Daten, um ihr Verständnis der Geodaten, die sie bei wichtigen Entscheidungen unterstützen, zu optimieren. ENVI für ArcGIS Server : Analyse der spektralen Signatur in Satellitenbildern, die für die Identifikation und Ortung von Trümmern und Ablagerungen auf der offenen See genutzt werden können. Diese Ergebnisse können zu ArcGIS Online(sm) verschoben werden Bilddaten zur Verfügung gestellt von DigitalGlobe. ENVI LiDAR : Automatische LiDAR- Punktwolkenklassifikation. ENVI SARscape : Durchschnittliche Verschiebungsrate (Farbskala zwischen -7 und +7 mm/jahr) eines Gebiets in der Stadt Budapest, zurückzuführen auf die Ausschachtung einer neuen U-Bahn-Station. TerraSAR-X Daten: DLR Astrium GEO; entwickelt von: Astrium GEO. ENVI SARscape Entdecken Sie selbst die kleinsten Oberflächenänderungen Mit ENVI SARscape können Sie komplexe und hochmoderne SAR-Daten in aussagekräftige, kontextbezogene Informationen umwandeln. SAR-Daten (Synthetic Aperture Radar) werden in den unterschiedlichsten Branchen für die Beschaffung von detaillierten Informationen über einen Bereich oder Objekt von Interesse eingesetzt. Zwei- oder dreidimensionale Datensätze von Oberflächen können von luft- und satellitengestützten Plattformen Tag und Nacht sowie unabhängig von den Wetterbedingungen gewonnen werden. Mithilfe unserer Lösung kann SAR mit spektralem Bildmaterial kombiniert und fusioniert werden, um eine zusätzliche und oftmals entscheidende Informationsebene zur Verfügung zu stellen. 4

Visualisierung und Dienstleistungen Foto: European Space Agency (ESA) IDL Entdecken Sie, was in Ihren Daten steckt IDL ist die bewährte wissenschaftliche Programmiersprache, die interdisziplinär zur Erstellung aussagekräftiger Visualisierungen aus komplexen numerischen Daten eingesetzt wird. Von kleinen Auswertungsprogrammen bis hin zu großflächig eingesetzten Anwendungen bietet IDL eine umfassende Arbeitsumgebung und ist eine plattformübergreifende Lösung, die mit den aktuell am weitesten verbreiteten Betriebssystemen kompatibel ist, einschließlich Microsoft Windows, Mac OS X, Linux und Solaris. Erstellen Sie schnell und einfach Visualisierungen Komplexe numerische Daten sind eine wesentliche Grundlage für wissenschaftliche Entdeckungen. Wenn Entdeckungen einen entscheidenden Anteil Ihrer Arbeit darstellen, brauchen Sie ein Werkzeug, das versteht, was Ihre Daten bedeuten, und weiß, wie man dieses Wissen wirksam anwenden kann. Mithilfe von IDL können Sie Daten in dynamische visuelle Darstellungen verwandeln. Das versetzt Sie in die Lage, diese effektiver zu interpretieren, Entdeckungen zu beschleunigen und leistungsfähige Anwendungen auf den Markt zu bringen. DIENSTLEISTUNGEN Außergewöhnliche Lösungen für die anspruchsvollsten technologischen Fragen Exelis kann Ihnen bei der Lösung Ihrer komplexen technologischen Probleme mit unserer Expertise in der Softwareentwicklung, der wissenschaftlichen Datenanalyse und der Analyse von Satelliten- und Luftbildern mit modernsten Methoden helfen. Unsere Experten sind versiert in allen Aspekten der Softwareentwicklung und des Projektmanagements. Sie bewerten, entwickeln und liefern maßgeschneiderte Lösungen basierend auf einem umfangreichen Know-how in einer breiten Palette an Umweltanwendungen und Produkttechnologien. Weitere Informationen über Exelis finden Sie unter www.exelisvis.de 5

Fallstudien ENVI im Einsatz für ein landwirtschaftliches Fernerkundungsprojekt Environment Systems ist ein schnell wachsendes, innovatives Beratungsunternehmen für die umweltbezogene und geografische Aufklärung. Derzeit beschäftigt sich das Unternehmen mit einem Forschungs- und Entwicklungsprogramm, um das Potenzial für die fortgeschrittene Fernerkundung für Landanwendungen zu analysieren. Im Fokus steht insbesondere der intensive Ackerbau. Das Projekt nutzt dazu eine umfangreiche Palette an Softwarewerkzeugen, einschließlich ENVI, das bei der Verarbeitung von Satellitendaten für Anwendungen im Präsizionsackerbau eine wichtige Rolle spielt. Das Bildmaterial wird von UAS (Unmanned Aerial System, unbemanntes Flugsystem) in einer Reihe von verschiedenen Spektralbändern aufgenommen. Anschließend wandelt ENVI in Kombination mit der IDL-Programmiersprache die einzelnen Bilddateien in ein Format um, das im Rahmen eines erweiterten Workflows eingesetzt werden kann. Hierbei werden die notwendigen radiometrischen und atmosphärischen Korrekturen durchgeführt, z. B. die automatisierte Maskierung von Wolken. Die extrahierten Wolkenbereiche müssen später nicht mehr klassifiziert werden, was den Workflow beschleunigt. Aus den korrigierten Bilddaten werden dann registrierte Orthophotos und Bildmosaike erzeugt. ENVI unterstützt bei der Inventarisierung von kontaminierten Flächen Die tschechische Informationsagentur für Umwelt (CENIA) hat ein Inventar für kontaminierte Flächen angelegt. Langfristig wird das Ziel verfolgt, die Wasser- und Bodenverunreinigungen in der Tschechischen Republik zu sanieren. Phase Eins des Projektes wurde in den Jahren 2009 2013 durchgeführt und nutzte ENVI für die Interpretation von multispektralen Satellitenbildern, um die betroffenen Gegenden zu prüfen und zu identifizieren. Dazu mussten Trainingsdatensätze für die ausgewählten Standorte erstellt und deren spektrale Trennung getestet werden. Um sicherzustellen, dass auch Hyperspektraldaten für die Identifizierung kontaminierter Areale herangezogen werden können, testete CENIA mithilfe der eingebauten Werkzeuge von ENVI Satellitendaten und Luftbilder sowie die im Labor durchgeführten Messungen. 6 Auch bei der Vorbereitung und Bewertung der multispektralen Daten spielte ENVI eine wichtige Rolle. Das Modul für Atmosphärenkorrektur z. B. ermöglichte es dem Team von CENIA, die atmosphärischen Effekte und das Bildrauschen in den aufgenommenen Bilddaten zu minimieren. Obwohl es sich hier um eine Landfläche von 78.866 km² handelte, konnte ein exaktes nationales Inventar der kontaminierten Flächen termin- und budgetgerecht erstellt werden.

MERIS-Bilder für die Abbildung von Waldbrandschäden Mithilfe des Medium Resolution Imaging Spectrometer (MERIS) der European Space Agency (ESA) können Wissenschaftler das Ausmaß von Waldbrandschäden genauer abschätzen. Nach einem Brand an der Grenze zwischen Portugal und Spanien gelang es den Forschern vom Labor für Fernerkundung in Madrid (Spanien) das betroffene Gebiet, Valencia de Alcantara, zu kartieren und zu untersuchen. Dabei wurde das Gebiet auf einem Bild von MERIS skizziert und auf einer Arbeitsumgebung mit ENVI und IDL analysiert. Die direkt integrierten Algorithmen von ENVI lieferten eine Schätzung des durch den Brand verursachten Schadensausmaßes, das dann in hoch oder sehr hoch unterteilt wurde. ENVI: Identifizierung und Extraktion der verbrannten Gebiete mit dem Waldgesundheitstool in ENVI. Die Verknüpfung von Standortfotos mit Bildern von MERIS und SPOT-5 über die GPS-Koordinaten zeigte eine verblüffend gute Korrelation der Schadensbewertung aus der Bilddatenanalyse mit der nachfolgenden Verifikation im Gelände. Ohne die in dieser Studie gesammelten Daten wären Forscher nicht in der Lage gewesen, den an der Planung der Wiederaufforstung beteiligten Behörden wesentliche Informationen zur Verfügung zu stellen. ENVI erweitert die Möglichkeiten für die Mineralexploration Dr. Sankaran Rajendran von der Sultan Qaboos Universität in Oman ist spezialisiert auf Fernerkundungs- und Geoinformationssystems (GIS)-Techniken im Rahmen der Mineralexploration. In einer kürzlich veröffentlichten Studie zeigte er, wie mithilfe der Verarbeitungswerkzeuge von ENVI Chromitvorkommen aus Bildern des Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) kartiert werden können. Chromit ist ein wesentliches Chromerz für eine große Anzahl von Metallund Chemieprodukten sowie gewerblichen Erzeugnissen, einschließlich Edelstahl und Chrombeschichtungen. Die geologische Kartierung der Gebirgsregionen im Oman hat sich in der Vergangenheit aufgrund der Unzugänglichkeit, Komplexität der Strukturen und Einschränkungen der herkömmlichen Kartierungsmethoden als schwierig erwiesen. Die spektralen Verarbeitungswerkzeuge von ENVI für Satelliten- und Luftbilder ermöglichten es Dr. Rajendran, die Vorkommen der mit Chromit mineralisierten Zonen in Ophioliten auf Basis der ASTER und Landsat TM Satellitendaten zu unterscheiden und zu bewerten. Weitere Informationen über Exelis finden Sie unter www.exelisvis.de Das mithilfe der Hauptkomponentenanalyse (RGB-Bild von PC7, PC5 und PC4) untersuchte ASTER-Bild zeigt das Vorkommen der verschiedenen Gesteinsarten (E basische Extrusivgesteine, hauptsächlich Spilite, ausgebildet als Kissenlava oder Konglomerat; D Diabas-Gangschwärme; G Gabbro; HG Gabbroide hypabyssiche Gesteine; PG Akkumulierter geschichteter Gabbro; P und CD Gescherter serpentinisierter Harzburgit) in den Semail Ophiolith-Massiven. Die möglichen mit Chromit mineralisierten Zonen werden aus dem Bild interpretiert: Der Bereich beginnt unterhalb der Moho (Linie, die PG abgrenzt) und erstreckt sich über einen bis fünf Kilometer (bis zur gestrichelten Linie). Bilddaten zur Verfügung gestellt von: Dr. Sankaran Rajendran, SQU 7

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