InSAR Utvikling av operasjonell bruk av satellittbaserte nedsynkingsmålinger i offentlige og kommersielle tjenester i Norge

Transkript

1 InSAR Utvikling av operasjonell bruk av satellittbaserte nedsynkingsmålinger i offentlige og kommersielle tjenester i Norge Dag Anders Moldestad, Norsk Romsenter John F. Dehls, Norges Geologiske Undersøkelse Tom Rune Lauknes & Yngvar Larsen, NORUT Petar Marinkovic, PPO Labs Markus Eckerstorfer & Eirik Malnes, NORUT Dag.Anders.moldestad@spacecentre.no

2 Nasjonalt senter for deformasjonskartlegging - InSAR.no Satelittbasert radarinterferometri (InSAR) er den eneste teknologien som kan brukes for landsdekkende skredkartlegging Norsk Romsenter, NGU og NVE finansierer utvikling av en operasjonell tjeneste som skal lage oppdaterte deformasjonskart som dekker hele landet Resultater vil være åpent tilgjengelig for alle

3 En radar måler tid for elektromagnetiske pulser på lufta Radar: RAdio Detection and Ranging 4

4 Syntetisk Aperture Radar (SAR) er en aktiv, avbildende radar som ser gjennom skyer Tilnærmet daglig oppdatering 3 20 cm bølgelengde km sporbredde 5

5 Interferometrisk SAR (InSAR) går ut på å studere faseforskjell mellom to SAR bilder Kan måle terrengbevegelse i radarens sikteretning med mm-nøyaktighet 6

6 Historikk InSAR og fjellskred NGU og Norut har jobbet sammen siden 2005 for å utvikle InSARteknikker for fjellskredskartlegging. InSAR brukes til å identifisere potensielle ustabile fjellsider. Når slike fjellsider er identifisert, kan de overvåkes ved hjelp av InSAR og bakkebaserte instrumenter.

7 Sentinel-1 De nye Sentinel-1-satellittene gir nå radarbilder over hele Europa hver sjette dag

8 Sentinel-1 InSAR stacking results ( ) -30 cm/yr 30 cm/yr

9 TerraSAR-X InSAR stacking results ( ) -30 cm/yr 30 cm/yr

10 Subsidence in Oslo from Sentinel-1 (NGU, NORUT, PPO Labs)

11 Setninger i bygninger NGU

12 Nasjonalt senter for deformasjonskartlegging (2016->) Samarbeid mellom Norsk Romsenter, Norges Geologiske Undersøkelse (NGU) & Norges vassdrags- og energidirektorat (NVE) & underleverandører NORUT & PPO.labs Mål: Operasjonell produksjon av InSAR nedsynkingsdata over Norge Forbedret tilgjengelighet av InSAR resultater for offentlige & kommersielle brukere Kartlegging og overvåking av geofarer, fjellskred & nedsynking av infrastruktur Skal stimulere nedstrøms bruk innen f.eks. geoteknikk, klima, big data analyse, forsikring, eiendom, konstruksjonsteknikk & transportanvendelser

13 Nasjonalt senter for deformasjonskartlegging (2016->) Development phase: Subsidence time series of 1 billion measurement point locations in Norway Based on 4000 Sentinel-1 SLC products per year Sentinel-1 data from the Norwegian collaborative ground segment High Performance Cluster for InSAR: 500 Central Processing Units 10 TeraBytes of RAM 1.5 PetaBytes of storage Operational + Nationwide => Extension & Enhancement of state-of-the-art From R&D to operational Free & open data policy with full resolution InSAR mean coherence map of Norway based on modified Sentinel-1 and Copernicus data

14 Progresjon for InSAR deformasjonskartlegging i Norge 1st steps, Today Future Pilot studies ERS regional study Operational service, regional Scaling up ERS ERS Radarsat-2 Sentinel-1 + Radarsat-2 Nationwide operational service Sentinel-1 Ranafjord, Oslo, Trondheim, Geirangerfjord 33 descending stacks Western and Northern Norway, 120 stacks, ascending and descending, annual updates First nationwide Sentinel-1 product Semiautomatic processing, dynamic updates TRE srl Workstation, 8- cores, 32 GB RAM Server, 64-cores, 256 GB RAM HPC, 300-cores, 5 TB RAM HPC, 500+ cores, 8-10 TB RAM

15 Hjørnereflektorer (NGU) På en rekke steder har vi installert nettverk av hjørnereflektorer, for å få InSAR-data i vintermånedene Med bade S1A og S1B operative, kan vi få (minst) fem målinger hver måned

16 Hjørnereflektorer (NGU) På en rekke steder har vi installert nettverk av hjørnereflektorer, for å få InSAR-data i vintermånedene Med bade S1A og S1B operative, kan vi få (minst) fem målinger hver måned

17 Hjørnereflektorer (NGU)

18 The quality of the InSAR subsidence measurements from Sentinel-1 is outstanding! (NGU & NORUT)

19 Hjørnereflektorer (NGU) På en rekke steder har vi installert nettverk av hjørnereflektorer, for å få InSAR-data i vintermånedene. Med bade S1A og S1B operative, kan vi få (minst) fem målinger hver måned

20 Nasjonalt senter for deformasjonskartlegging Basis deformasjonsprodukt SBAS på nasjonalskala, med ~ årlige oppdateringer Overvåkingsprodukt Hjørnereflektor nettverk på aktive fjellskred, oppdatert med hvert opptak (6 dagers intervall) Urban/Lokal produkt PSI i alle byområder pluss forhåndsdefinert AOI, dynamisk oppdatert minst månedlig.

21 Norwegian centre for deformation mapping Storskala kartlegging

22 Livsfaseovervåking med InSAR av nye store byggeprosjekter av transportinfrastruktur Før bygging Under bygging Etter bygging Norsk Romsenter

23 Visualisation of subsidence along the railway network in the Oslo area (Globesar) NGU

24

25 San Francisco Tower (NGU, NORUT & PPO Labs) ESA SEOM, Based on Copernicus Sentinel-1 data, 2016 Source: AP

26 Evici: Applied operational InSAR for insurance & real estate Winner of the Norwegian Copernicus competition 2017 for best commercial idea NGU

27 How many InSAR measurement points are needed to characterise subsidence of infrastructure (Globesar)? 15 pts ERS 5x25 m 60 pts RSAT-2 5x25 m 330 pts CSK 3x3 m 8000pts TSX 25x100cm

28 Visualisering av nedsynking på Brattøra i et enkelt webgrensesnitt (NGU, NORUT, PPO Labs, Globesar, Norkart & Mapic) NGU

29 Nedsynking Brattøra (NGU, NORUT, PPO Labs, Globesar, Norkart & Mapic) NGU

30 Nedsynking ved Skansen/Sjøbadet (NGU, NORUT, PPO Labs, Globesar, Norkart & Mapic) NGU

31 Nedsynking ved moloen ved Nedre Charlottenlund (NGU, NORUT, PPO Labs, Globesar, Norkart & Mapic) NGU

32 Nedsynking på Værnes (NGU, NORUT, PPO Labs, Globesar, Norkart & Mapic) NGU

33 Svaet Rv 67 (NGU, NORUT, PPO Labs, Globesar, Norkart & Mapic) NGU

34 Grønningsmyra (Lav koherens) (NGU, NORUT, PPO Labs, Globesar, Norkart & Mapic) NGU

35 Sør for City Syd (NGU, NORUT, PPO Labs, Globesar, Norkart & Mapic) NGU

36 Key enablers for Business Intelligence 2.0 based on Earth Observation + Artificial Intelligence Volume: Operational access points for Copernicus, Sentinels++ Velocity: Real time access Operational Analysis Ready Data Marine products 2.0 InSAR subsidence Change detection Spaceport Norway +++ Combination with other data & models Big Data Analysis Big Data Filtering Easy-to-use Business Intelligence 2.0 & Smart Cities & Societies 2.0

37 Topptekst settes via "Sett inn -> Topptekst og bunntekst" InSAR Copernicus vision Make operational deformation mapping from Sentinel-1 available through Copernicus Save lives from geohazards in Europe & worldwide Create knowledge based jobs, revenue and added value! NORUT/Airbus/Kartverket NGU

38 Avalanche mapping with Sentinel-1 on Kvaløya April 2017 (NORUT, NVE & Statens Vegvesen)

39 Over skred i Troms i 2017 (NORUT, NVE & Statens Vegvesen) 56

40 Skredaktivitet vs meteorologi (NORUT, NVE & Statens Vegvesen) <Værdata fra Tromsø> Plusgrader + vind + nedbør = (litt forsinket) (våtsnø)skredaktivitet 133 dager 45 uten aktivitet 59

41 Overvåking av rimfrost for snøskredkartlegging (NR)

42 Flood monitoring from Sentinel-1 (Norwegian Computing Centre & NVE)

43 Flomovervåking fra Sentinel-1 på Sørlandet på morgonen 23. oktober (NORUT) E18 ved Østerholt E18 ved Lundeslettene

44 Sammendrag InSAR er en velprøvd teknologi for identifisering og overvåking av skred. Teknikken har vært i operasjonell bruk siden 2009 ved hjelp av Radarsat-2 satellitten. Med Sentinel-1-satellittene har vi for første gang muligheten til å rutinemessig behandle data over hele landet. Behandling av slike enorme mengder data vil være utfordrende, men sammen håper vi å øke sikkerheten til mennesker som bor i skredutsatte områder og utvikle nye anvendelser innen kartlegging og overvåking av infrastruktur.

45 To be continued. Norwegian centre for deformation mapping NGU