Overvåkning av Norges vannressurser med Sentinel-satellittene

Transkript

1 Overvåkning av Norges vannressurser med Sentinel-satellittene Solveig H. Winsvold, Andreas Kääb (UiO), Liss Andreassen, Kjetil Melvold, Karsten Müller, Monica Sund og Nils Kristian Orthe NVE, Hydrologisk avdeling UiO, Institutt for geofag

2 Norges vassdrags- og energidirektorat Ansvarlig for Norges vann- og energiressurser 97% av elektrisiteten vi produserer i Norge kommer fra vannkraft Beredskap, overvåking og varsling knyttet til naturfarer (flom, skred) og energiforsyning Mer en innbyggere bor i områder som er flom- og skredutsatt Nasjonal faginstitusjon for hydrologi

3 Europas Copernicus program - Sentinelene Gratis data langt inn i fremtiden Høyere romlig- og tidsoppløsning enn tidligere GLOBALE LUFTMÅLINGER Atmosfæriske målinger HAVTOPOGRAFI Radar altimeter «RADARSYN» (SAR) S1A April 2014 S1B April 2016 «FARGESYN» (optisk 10-20m) S2A Juni 2015 S2B Mars 2017 EUROPEISKE LUFTMÅLINGER Atmosfæriske målinger (Geostasjonær) ET STØRRE BILDE (optisk 300 m) S3A Februar 2016 S3B ~ Mars 2018

4 Sentinel-2: OPTISK (10 m pikselstørrelse) Stavanger 2. mars 2018 Copernicus Sentinel data (2018)

5 Sentinel-3: OPTISK (300 m pikselstørrelse) Stavanger 1. mars 2018 Copernicus Sentinel data (2018)

6 Sentinel-1: RADAR Stavanger 2. mars 2018 Copernicus Sentinel data (2018)

7 NVE Ustabile fjellpartier/ fjellskred (Norsk senter for deformasjonskartlegging) Breer Snødekke Innsjøis Snøskred Flomareal

8 NVE Ustabile fjellpartier/ fjellskred (Norsk senter for deformasjonskartlegging) Breer Snødekke Innsjøis Snøskred Flomareal Skymaske RGB-bilder til visualisering Krisesituasjon

9 NVE Ustabile fjellpartier/ fjellskred (Norsk senter for deformasjonskartlegging) Breer Snødekke Innsjøis Snøskred Flomareal Skymaske Produksjonslinje: RGB-bilder til visualisering Krisesituasjon NBS S1 SAR S2 OPT-HØY S3 OPT-MID Analyse og dataprosessering Distribusjonskanaler Internt og offentlig bruk

10 Utvikle en operasjonell tjeneste for breer på Svalbard og på fastlandet Bresjøer Breomkrets Areal Breprodukter 1. Breomkrets, -areal og kalvingsfront 2. Overflatetyper og snølinjer 3. Brehastighet 4. Bresprekker og surge 5. Bresjøer Sprekker Hastighet /Copernicus Sentinel data 2016/ Is Firn Snø Snølinje Likevektslinje Skyer Sentinel 2 (B11-8-4)

11 Geometrisk test av Sentinel-2 bilder i bratt terreng Vertikale høydefeil i en terrengmodell fører til horisontale forskyvninger i satellittbildet PlanetDEM90 SRTM og andre ofte ukjente data (90 m) Fastlandet Kartverkets DEM = ESA Fotogrammetri (10 m) Svalbard DEM Norsk Polarinstitutt Fotogrammetri (20 m) Kääb et al., 2016

12 Geometrisk test av Sentinel-2 bilder i bratt terreng Vertikale høydefeil i en terrengmodell fører til horisontale forskyvninger i satellittbildet PlanetDEM90 SRTM og andre ofte ukjente data (90 m) Fastlandet Kartverkets DEM Fotogrammetri (10 m) Svalbard DEM Norsk Polarinstitutt Fotogrammetri (20 m) = ESA Metode: Standarisert normalisert kryss-korrelasjon for å finne forskyvninger (CIAS)

13 1) Bildekorrelasjon av Sentinel-2 tiles ortorektifisert med Kartverkets DEM og PlanetDEM90 Samme dato og bane: Dato: Bane: R51 Tile: T34WDC Region: Lyngen, Troms Nadir Flyretning (Descending)

14 Flyretning (Descending) Nadir

15 Differanse mellom Sentinel-2 scene ortorektifisert med Kartverkets DEM og PlanetDEM90 Nadir Flyretning (Descending)

16 flyretning (Descending) Nadir

17 Sentinel-2 med PlanetDEM90 - Manndalen

18 Sentinel-2 med Kartverkets DEM - Manndalen

19 Forskyvninger mellom Sentinel-2 med PlanetDEM90 og Kartverkets DEM

20 2) Bildekorrelasjon av to Sentinel-2 tiles ortorektifisert med PlanetDEM90 DAGENS SITUATION Nadir Forskjellig dato og bane: Dato: og Bane: R094 and R051 Tile: T32VLM Region: Folgefonna, southern Norway Flyretning

21 2) Bildekorrelasjon av to Sentinel-2 tiles ortorektifisert med PlanetDEM90 DAGENS SITUATION Forskjellig dato og bane: Dato: og Bane: R094 and R051 Tile: T32VLM Region: Folgefonna, southern Norway Kanten av banen Nadir Flyretning

22 Sentinel-2 med PlanetDEM90 nord for SRTM (> 60 ) Kinsarvik

23 Sentinel-2 med PlanetDEM90 nord for SRTM (> 60 ) Kinsarvik

24 Sentinel-2 med PlanetDEM90 nord for SRTM (> 60 )

25 3) Bildekorrelasjon av to Sentinel-2 tiles ortorektifisert med Kartverkets DEM Forskjellige datoer og baner: Dato: og Bane: R065 and R108 Tile: T34WED Region: Seiland, Western Finnmark Nadir Flyretning (Descending)

26 3) Bildekorrelasjon av to Sentinel-2 tiles ortorektifisert med Kartverkets DEM Forskjellige datoer og baner: Dato: og Kanten av banen Nadir Bane: R065 and R108 Tile: T34WED Region: Seiland, Western Finnmark Flyretning (Descending)

27 Sentinel-2 med Kartverkets DEM forskyvninger mellom

28 Oppsummering fra geometrisk test Sentinel-2 bilder ortorektifisert med norske terrengmodeller viser et tilfredsstillende resultat. Sentinel-2 ortorektifisert med PlanetDEM90 har opptil 10 ganger så store forskyvninger sammenliknet med norske terrengmodeller ESA trenger å bruke norske terrengmodeller eller DEMs med liknende kvalitet Satellittdata.no Sentinel-2 med norsk DEM tilgjengelig for 2017 Endelse «DTERRENGDATA» Speiler ikke ESAs arkiv, men data oppdateres fortløpende

29 NVE Breer Snødekke Innsjøis Snøskred Flomareal

30 Utvikling av operasjonell snø- og innsjøistjeneste Snødekningsgrad Nyttig for å. få et oppdatert bilde av snøforholdene evaluere flomvarslingsmodellenes snømagasin kalibrere og korrigere snøkart- og hydrologiske modeller 30. april 2017

31 Utvikling av operasjonell snø- og innsjøistjeneste SNØ BART OVERSKYET Snødekningsgrad Nyttig for å. få et oppdatert bilde av snøforholdene evaluere flomvarslingsmodellenes snømagasin kalibrere og korrigere snøkart- og hydrologiske modeller 30. april 2017

32 Beskrivelse Farge Sky over sjø Sky over land Hav Land % Innsjøis Isdekningsgrad innsjøer 7. mars 2017 Nyttig for isvarslingstjenesten klimavariabler (tilfrysning og smelting) Mjøsa

33 SatSkred automatisk deteksjon av snøskred Referansebilde Aktivitetsbilde Endringsbilde Bruk av Sentinel-1 til overvåkning av snøskredaktivitet Nytt datagrunnlag gjør det mulig å validere høye faregrader forbedrer snøskredvarslingstjenesten gir informasjon om spesielt sårbare områder Lavangsdalen i Troms

34 Utvikling av operasjonell flomtjeneste Automatisk flomarealkartlegging med Sentinel-1 Songeelva i Osedalen, Froland, Foto: Petter Våge, NVE Nyttig - Situasjonsoversikt i nær-sanntid og som beslutningstøtteverktøy for krisehåndtering - Dokumentasjon på utbredelse av flomhendelse - Løpende situasjonbilde for flomvarslinga støtteverktøy Flommen på Sørlandet i oktober 2017 (Nord for Grimstad, Nidelv)

35 Kl 05:47 Kl 17:01 Tvedestrand 22 okt 2017 M. Jespersen, NVE

36 Oppsummering NVE Superbruker av Copernicus satellittdata Nytt: Høyere romlig- og tidsoppløsning Sentinel-data tas i bruk operativt i NVE Viktig å følge med i tiden Bedre produkter/varsling/beredskap Effektivisering? Styggevatnet Sondre Kvambekk

37 Oppsummering NVE Superbruker av Copernicus satellittdata Nytt: Høyere romlig- og tidsoppløsning Sentinel-data tas i bruk operativt i NVE Viktig å følge med i tiden Bedre produkter/varsling/beredskap Effektivisering? Styggevatnet Sondre Kvambekk Takk for oppmerksomheten!

38 Overvåkning av ustabile fjellpartier Radarinterferometri blir brukt av NGU og NVE til kartlegging av bevegelse i ustabile fjellpartier Kartlegging av bevegelse: Åknes Norsk senter for deformasjonskartlegging NVE i styrings- og brukergruppe Automatisk InSAR prosessering av Sentinel-1 radardata Flere fjellparti overvåkes ved bruk av fastmonterte reflektorer Årlige åpne nasjonale kart med bevegelse Under utvikling Rouyet m.fl. NORUT-rapport 04/2013