Využití dat z pozorování Země pro sledování změn v krajině

Transkript

1 Využití dat z pozorování Země pro sledování změn v krajině Simona Losmanová Specialista GMES Oddělení mapových služeb CENIA Praktické využití GIS v lesnictví a zemědělství Mikulov

2 Obsah 1. Úvod do GMES (program, legislativa) 2. Řídící a koordinační struktura GMES v ČR 3. Služby GMES pro sledování krajiny 4. Příklady projektů pro sledování krajiny 4.1. Dezertifikace ve spojitosti se zajištěním zásobování potravinami 4.2. Certifikace ekologických plodin pomocí dat z vesmíru 4.3. Sentinel-1 nabízí nové způsoby monitorování plodin z vesmíru 4.4. Komunikující pole využití dat ze Sentinelu 2 5. Budoucnost služeb GMES pro sledování krajiny 2

3 1. Úvod k GMES GMES = Global Monitoring for Environment and Security česky: Globální monitorování pro životní prostředí a bezpečnost GMES a Galileo vlajkové lodi evropské kosmické politiky 3

4 1. Úvod k GMES Užitečné webové odkazy EU gmes.info ec.europa.eu/gmes ec.europa.eu/enterprise/policies/space/gmes/ gisc.ew.eea.europa.eu/ ESA gmesdata.esa.int CZ gmes.gov.cz Tendry (TED) ted.europa.eu/ted cordis.europa.eu/fp7 4

5 iniciační fáze GMES (GIO) od r operační fáze GMES 1. Program GMES Hlavní cíle GMES v EU: dodávka nezávislých informací a služeb požadovaných pro rozvoj a implementaci řízení v oblasti ŽP a bezpečnosti v Evropě základní rozvíjené služby v oblastech: země, atmosféra, mořské ŽP, krizové řízení, do budoucna zvažované služby v oblastech: bezpečnost, změna klimatu GMES je klíčovým evropským příspěvkem do iniciativy GEOSS např. v oblasti společenského prospěchu, zemědělství nebo lidského zdraví!!!data pro GMES služby zdarma!!! 5

6 1. Legislativa GMES vláda ČR se zavázala k plnění Evropského programu monitorování Země ve svém usnesení č.1469 dne Nařízení 911/2010 Evropského parlamentu a Rady vešel v platnost GMES ČR sleduje aktivity v programu GMES průběžně prostřednictvím Národního sekretariátu GEOSS/GMES NS GEOSS/GMES založen příkazem č.18/2010 ministryně ŽP ČR účel: efektivní koordinace přesahů mezi GMES, INSPIRE, SEIS a GEO 6

7 2. Koordinace GMES CENIA jako člen Národního sekretariátu GEOSS/GMES ( NS ) zajišťuje koordinaci GMES, INSPIRE a SEIS zastoupení českých uživatelů v uživatelském fóru (tzv. GMES User Forum pod DG ENTR v Bruselu) JRC Joint Research Centre, je zodpovědné za technickou koordinaci vybraných úkolů v pracovním plánu programu GMES (výzkum z oblasti rozvoje venkova, zemědělství a rybářství) 7

8 2. Struktura NS Uživatelé: - státní správa - vzdělávací instituce - výzkumné instituce ČHMÚ CENIA Národní sekretariát GEOSS/GMES MŽP MD MŠMT 8

9 2. GMES.gov.cz 9

10 3. Složky GMES Služby Monitorovací projekty: 1. Země 2. Atmosféra 3. Mořské ŽP DPZ vesmírné pozorování (př. Sentinel 1-5, Landsat, Spot, atd.) In-situ letecké, námořní a pozemní monitorovací stanice (př. ČHMÚ) 4. Krizové řízení 5. Bezpečnost 6. Změna klimatitu centr.: EK, poskytovatelé služeb decentr.: ČS centr.: ESA, EUMETSAT centr.: EK, EEA, decentr.: ČS 10

11 POZEMNÍ SLUŽBY GMES Porovnání pracovního plánu iniciační fáze GMES pro 2011: pozemní služby WP GIO 2011 až 2013: GIO3-2011: Pan-EU Land Cover monitoring service - WP GIO 2011 schváleno : GIO : Pan-EU Land Cover monitoring service GIO : Global Land Component GIO : Acces to reference data component - WP GIO 2012 schváleno : nově v návrhu GIO : Land Local Component service - schvalování WP GIO 2013 plánováno na červen

12 3. POZEMNÍ SLUŽBY GMES Pozemní služby v rámci GIO A. Celosvětové př. zajištění potravin B. Celoevropské I. CORINE mapy zemského povrchu (změny zemského povrchu) II. 5 vrstev informací vysokého rozlišení (5 typů povrchů) III. aktivity ve spojitosti s implementací INSPIRE Příloha II C. Lokální - Informace velmi vysokého rozlišení př. Urban Atlas, povrchová těžba, biodiverzita, sledování uhlíku v půdě 12

13 4. PROJEKTY Konkrétní příklady projektů pro sledování krajiny využívajících data z pozorování země 4.1. Dezertifikace ve spojitosti se zajištěním zásobování potravinami 4.2. Certifikace ekologických plodin pomocí dat z vesmíru 4.3. Sentinel-1 nabízí nové způsoby monitorování plodin z vesmíru 4.4. Komunikující pole využití dat ze Sentinelu-2 13

14 4. PROJEKT - dezertifikace 4.1. Dezertifikace ve spojitosti se zajištěním zásobování potravinami v ČR otázka ztrát produktivity zemědělské půdy a sucha satelity mají schopnost rozpoznat proces dezertifikace a zajistit prostorově kontinuální a pravidelně aktualizované sledování přidaná hodnota DPZ: výkonnost samotného procesu cenově efektivní Gregor Kervina 14

15 4. PROJEKT - dezertifikace 4.1. Dezertifikace ve spojitosti se zajištěním zásobování potravinami DPZ umožňuje pravidelné sledování vlivu programů určených na boj proti desertifikaci v případě rozsáhlých nebo těžko přístupných oblastí př. projekt ESA : "DesertWatch ( ) - vyvíjel informační systém založený na technologii pozorování Země na podporu orgánů na národní i lokální úrovni, tak aby mohli reagovat na reportingové povinnosti vzhledem k UNCCD; projekt využíval data z Envisatu a Landsatu 15

16 4. PROJEKTY - certifikace 4.2. Certifikace ekologických plodin pomocí dat z vesmíru Smyslem EZ je mj. ochrana ŽP prostřednictvím praktikování metod, které omezují rozsáhlé používání chemikálií. ESA nyní pomáhá rozvíjet využívání satelitních snímků pro certifikaci plodin, jež mohou nést následně označení ekologické. Př. koncept byl testován na pšenici ozimé a kukuřici pěstované na relativně velkých polích; bylo využito pět různých družic: SPOT-4, Kompsat-2, Landsat-5, Proba a WorldView-2. tato metoda v sobě skrývá do budoucna velký potenciál 16

17 4. PROJEKTY - certifikace 4.2. Certifikace ekologických plodin pomocí dat z vesmíru Zdroj: VISTA snímky pořízené z Landsatu TM5 zobrazují pole v SRN s kombinacemi spektrálních pásem. horní část z 06/2010, dolní z 07/2010. je vidět, že kukuřice (KM: konvenční, KMO: organické) roste (a je zaseta) v sezóně později, než pšenice ozimá (WW: konvenční, WWO: organické). K odvození některých ukazatelů (př. spektrální odrazivost plodin, výnosové předpovědi a prostorová heterogenita) byly použity multi a hyperspektrální satelitní snímky. úspěšnost snímků rozlišit mezi ekologickým a konvenčním zemědělstvím pohybuje v překvapivě dobrém rozsahu % 17

18 4. PROJEKTY - monitorování plodin 4.3. Sentinel-1 nabízí nové způsoby monitorování plodin z vesmíru - Sentinel-1 je jednou z 5 misí, které ESA vyvíjí pro evropský program GMES - potenciál této mise využit ji i pro mapování pevniny ESA provedla jako součást přípravných aktivit na misi mezinárodní kampaň AgriSAR (Airborne SAR and Optic Campaigns) - v Kanadě, Nizozemsku a Španělsku Zdroj: ESA P. Carril 18

19 4. PROJEKTY - monitorování plodin 4.3. Sentinel-1 nabízí nové způsoby monitorování plodin z vesmíru Zdroj: ESA/MDA; Simulovaný snímek ze Sentinelu-1 z Indian Head v Kanadě - v současné době nejsou k monitorování plodin družicová radarová data využívána ČR? - družicová data, která by měla poskytnout družice Sentinel-1, byla simulována daty z kanadské družice Radarsat-2 a byla pořizována v průběhu vegetačního období - spolu s těmito daty probíhalo i místní šetření, které zjišťovalo typ plodin a další podrobnosti 19

20 4. PROJEKTY - monitorování plodin 4.3. Sentinel-1 nabízí nové způsoby monitorování plodin z vesmíru časté pokrytí daty, které tato družice nabízí, je výhodné zejména pro monitorování růstu plodin a změn ve způsobu obdělávání Simulovaný snímek ze Sentinelu-1 z kampaně AgriSAR 2009 představuje, jak různé barvy odrážejí radarový jas jednotlivých polí v různých časech. Pole, kde jsou pěstovány stejné plodiny, jsou obecně zobrazena stejnými barvami radarových dat. Tyto údaje lze tedy použít pro klasifikaci plodin. Závěry: Sentinel-1 je schopen poskytnout velmi přesná data pro klasifikaci plodin po celém světě. Data mohou být také použita pro monitorování produktivity a zdraví plodin 20

21 4. PROJEKTY - komunikující pole 4.4. Komunikující pole využití dat ze Sentinelu 2 dalším z projektů ESA je iniciativa TalkingFields - ukazuje, jak zkombinovat družicové pozorování se satelitní navigací důležité výzvy - udržitelná produkce potravin a jejich zajištění TalkingFields užitím metod precizního zemědělství napomůže k efektivnější produkci plodin příklad - optimalizace využití zemědělských hnojiv a vydání včasného varování před rizikem rostlinných chorob a tím snížení nákladů a dopadů na ŽP Zdroj: ESA P. Carril 21

22 4. PROJEKTY - komunikující pole 4.4. Komunikující pole využití dat ze Sentinelu 2 Zdroj: TalkingFields Jak to tedy funguje? 1/ zemědělec si vyžádá služby pro oblast definovanou pomocí SatNav 2/ satelity shromažďují informace o potenciálu půdy stejně jako aktuálním stavu úrody pozorování v průběhu několika let mohou odhalit změny v růstu plodin skrze půdní změny 3/ výsledky jsou kombinovány s informacemi ze senzorů, jako jsou klimatické podmínky a půdní vlhkost 4/ farmář do procesu dodává vlastní znalosti 5/ farmář obdrží podrobné instrukce ze SatNavu př. kde a jaké množství hnojiva má rozprášit 22

23 4. PROJEKTY - komunikující pole 4.4. Komunikující pole využití dat ze Sentinelu 2 do shromažďování informací mohou být zapojeny různé satelity, ale důraz bude kladen na volné zdroje dat př. Landsat a Sentinel-2 ideální případ = týdenní satelitní akvizice (oblačnost tuto frekvenci potlačuje) potřeba pouze 2-4 satelitních snímků z jednoho vegetačního období; snímky vkládány do modelu růstu zemědělských plodin pro zemědělce jsou důležitější služby než hrubá družicová data; zemědělcům jsou doporučována opatření, která mají být přijata během vegetačního období 23

24 5. BUDOUCNOST GMES 5. Budoucnost služeb GMES pro sledování krajiny Je stávající dostupnost dat z pozorování Země dostatečná? - účelem je zajistit zlepšení kvality pozemního pozorování skrze 5 řad satelitů Sentinel z vesmírné komponenty programu GMES Kdy budou k dispozici první data z družicové složky programu GMES? - Předpoklad vypuštění Sentinelu 1 v polovině roku 2013 K čemu je Evropě program GMES? - cílem této kosmické aktivity je zajistit pro Evropu nezávislý, časově kontinuální a technicky udržitelný přísun dat Komu jsou data určena? - data budou přístupná tvůrcům politik pro oblast životního prostředí a bezpečnosti a umožní vývoj aplikací využitelných pro služby veřejnosti v tematických oblastech dotýkajících se nejen zemského povrchu, ale i krizových situacích, atmosféry nebo změn klimatu 24

25 5. BUDOUCNOST GMES 5. Budoucnost služeb GMES pro sledování krajiny Jak mohu ovlivnit obsah WP 2013? - sbírají se požadavky, kdo co potřebuje; čas do poloviny r.2012, pak už budou všechny požadavky uzavřené a aplikace téměř hotové; Jak se mohu zapojit? - revidovat případné potřeby reportingových povinností, podpořit monitoring, zapojit se do konzultace dokumentů Jaké jsou potencionální zisky z programu GMES pro ČR? - nové komerční aktivity (produkty, služby), ekonomický růst, redukce duplikace výdajů 25

26 Aktivity v GMES Aktivity projektu GMES: zdarma k využití pro státní správu data z DPZ (př.sentinely) zlepšení přístupu k informacím o ŽP maximalizovat využití stávajících vesmírných i pozemních technologií, kapacit a služeb zvýšit motivaci českých firem a institucí k účasti do otevřených výzev (př.fp7, GIO) podpořit české veřejné instituce k maximálnímu a dlouhodobému využívání služeb v oblastech pozemního pozorování, atmosférických služeb, služeb rychlé reakce apod. podpora veřejné správy v rozhodování o a v území (NS) provedení inventarizace dat a informací o Zemi, které jsou v ČR k dispozici provoz Archiv geoportál = vytvoření archivu prostorových dat z DPZ (rastrová podoba), (satelitní snímky multispektrální, hyperspektrální a radarové), letecké měřické snímky z pozemního pozorování Země; metadata (CENIA) 26

27 Děkuji za pozornost. Ing. Simona Losmanová, Ph.D. tel: CENIA, česká informační agentura životního prostředí 27