PONDER: Kust- en binnenwateren opvolgen met satellietbeelden van zeer hoge resolutie

U bent hier

#STEREO , #Zeeën en oceanen , #Webstory , #Pléiades , #Image processing

Gepubliceerd op 6 september 2019

Aan het Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen, vlakbij de tentoonstellingszalen bevolkt door dinosaurussen, verricht een heleboel wetenschappers onderzoek dat ons moet helpen ons milieu beter te begrijpen en te beheren. 

Verschillende van die onderzoekers behoren tot het STEREO-project PONDER; zij werken aan het verbeteren van de karteringsmethoden van waterturbiditeit, een belangrijke factor voor mariene organismen, en het inschatten van de ruimtelijke evolutie van sedimenttransport.

Voor dit soort toepassingen zijn terreinmetingen echter bijzonder duur. Daarom doen onderzoekers steeds vaker beroep op satellietbeelden. 

Pléiadesbeeld van de toegang van de haven van Zeebrugge (links) en waterturbiditeitskaart (rechts).
 
Aerosolen verbergen het sediment

Voordat de satellietbeelden gebruikt kunnen worden, moeten ze een proces ondergaan genaamd atmosferische correctie. Aerosolen in de atmosfeer beïnvloeden namelijk het licht dat geregistreerd kan worden door sensoren aan boord van satellieten. De beelden moeten dan ook 'gereinigd' worden van het effect van deze kleine, licht-absoberende en -reflecterende deeltjes. 

In het kader van het PONDER-project slaagden de onderzoekers van het Instituut erin om een atmosferisch correctie-algoritme te onwikkelen dat gebruik maakt van data van zeer hoge resolutie, zoals Pléiadesbeelden, om zeer gedetailleerde informatie te verkrijgen over turbiditeit en sedimenttransport. 

40 jaar aan satellietgegevens

Het is uiteraard zeer interessant om de langetermijnevolutie te bestuderen van parameters zoals waterturbiditeit. 

De afgelopen 40 jaar heeft een hele reeks satellieten indrukwekkende hoeveelheden data verzameld, zodat er intussen lange tijdreeksen beschikbaar zijn. Tussen Landsat 5 (gelanceerd in 1984) en Sentinel-2 (die pas twee jaar in orbit is) is de technology echter ontzettend geëvolueerd. De huidige sensoren zijn niet ontworpen zoals die van 20 jaar geleden, en zelfs de beeldformaten zijn soms heel verschillend.

Om deze gegevensreeksen doorheen de tijd op elkaar af te kunnen stemmen en te kunnen vergelijken was een uniforme verwerkingsmethode dan ook essentieel. 

Chronologie van de waterturbiditeit in de zuidelijke Noordzee, gebaseerd op terreinmetingen (volle lijn) en gebaseerd op verschillende types satellietgegevens. De laatste 20 jaar is een duidelijke match tussen beide zichtbaar.
Uniforme verwerking

Quinten Vanhellemont, een onderzoeker van de Remote Sensing Group van het Instituut, ontwikkelde een atmosferisch correctiealgoritme dat van toepassing is op alle soorten beelden, en daar bovenop software voor automatische en consistente beeldverwerking. Dit resulteerde in gestandaardiseerde en gemakkelijk interpreteerbare datasets die kunnen worden gebruikt bij de extractie van waterreflectie en andere parameters zoals turbiditeit. De resultaten werden gevalideerd met lange tijdreeksen van terreinmetingen die werden geregistreerd met behulp van boeien voorzien van sensoren.

Deze gegevens maakten het bijvoorbeeld mogelijk om de impact te observeren van de uitbreiding van de havens van Zeebrugge en Oostende op de sedimentatie aan beide zijden van de havenmuren.

Meer informatie:

PONDER project

Correction des images à haute résolution spatiale de la contribution des aérosols atmosphériques

Une nouvelle méthode permet le traitement de quatre décennies de données satellites