En stund i Lund: Forskning och utbildning inom fjärranalys

snsb.se

En stund i Lund: Forskning och utbildning inom fjärranalys

En Stund i Lund

Forskning och utbildning

inom fjärranalys

Jonas Ardö

Naturgeografi och Ekosystemvetenskap

FA-dagarna, April 9 - 2013


Geocentrum

Institutionen för Naturgeografi och Ekosystemvetenskap


Vår forskning med satellitdata

• Effekt av klimatförändringar i

olika områden

• Beräkning av kolupptag i

vegetation med satellitdata

• Övervakning av skogsskador pga.

stormar och insektsangrepp.

• Studier av torka och

ökenspridning

• Studier av växtlighetens säsongsdynamik

(fenologi)

• Biodiversitet

• Interaktionen mellan människamiljö


Produktion och kolbalans i olika miljöer

Grönland: trend av produktivitet 1992 - 2008

Sahel: trend av grönska 1982 - 2006

GPP

Temperature

NDVI, LAI anomalies

Year

Tagesson et al. 2012, JAG, 18, 407-416.

Year

Eklundh and Olsson 2003, Geophys Res. Lett., 30.

Hickler et al. 2005, Geophys Res. Lett., 32.

Seaquist et al. 2008, Biogeosciences, 6.

Naturgeografi och Ekosystemvetenskap Lunds universitet


Växternas kolupptag skattat med satellit

Jämförelse

med kolupptag

mät med fluxtorn

GPP (g C m -2 day -1 )

GPP

12

10

8

6

4

2

Nordisk barrskog

All coniferous sites

R 2 = 0.70

0

Afrikanska torrområden

-2

0 5 10 15 20 25

EVI2xPPFD (mol m -2 day -1 )

Satellite driven model

Schubert et al. , 2012, Rem Sens Env., 126.

Myrmark

GPP

Satellite driven model

Sjöström et al., 2009, Biogeosciences, 6.

Sjöström et al., 2011, Rem Sens Env, 115.

Measured NEE (g C m -2 day -1 )

NEE

0.6

0.4

0.2

0

-0.2

-0.4

-0.6

-0.8

R 2 = 0.81

-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6

Modelled NEE (g C m -2 day -1 )

Satellite driven model

Schubert et al. , 2010, Rem Sens Env, 114.

Naturgeografi och Ekosystemvetenskap Lunds universitet


Övervakning av insektsskador

Björkmätare, Abisko, 2004, 2012

10 km

SPOT image

damage

Gransköldlus, Skåne, 2010

MODIS Grid

damage

MODIS NDVI


Grandöd relaterad till klimat

0,87

0,865

0,86

Max. NDVI

0,855

0,85

0,845

0,84

0,835

0,83

0,825

-2 -1 0 1 2

PDSI anomalies (y-1)

Max. NDVI

0,87

0,86

0,85

0,84

0,83

0,82

-2 -1 0 1 2

PDSI anomalies (y-1)

Eklundh et al. in progress...

1-2 års effekt av torka på

vegetationens hälsa

Naturgeografi och Ekosystemvetenskap Lunds universitet


Fältdata för kalibrering och kontroll av satellitmätningar

Hyytiälä

Norunda

Dahra,

Senegal

Demokeya,

Sudan

Fältmätningar

• Kolfluxmätningar

• Spektrala mätningar

• Meteorologiska data, etc.

• Biomassa, markegenskaper mm

Eklundh et al. , 2011, Sensors, 11.

Naturgeografi och Ekosystemvetenskap Lunds universitet


Utveckling av metoder för analys av

tidsserier av FA-data

Seasonality parameters:

a, b start / end of season

c, d derivatives

e time and value of maximum

f amplitude

g length of season

h, i integrals

etc.

Jönsson & Eklundh 2002, IEEE Trans. Geosc. Rem. Sens., 40.

Jönsson & Eklundh 2004, Comp. Geosciences, 30.

Naturgeografi och Ekosystemvetenskap Lunds universitet

TIMESAT


Beskrivning av växtlighetens fenologi

Season start 2007

start (DOY)

56

Elevation

elevation (m.a.s.l.)

25

192

115

20

km

Season length 2007 Season length 2009

length (days)

80

Ammarnäs

N. Sweden;

TIMESAT

processing

of EVI;

R 2 (DEM,

start 2007) =

59%

290

Naturgeografi och Ekosystemvetenskap Lunds universitet


Utveckling av nytt vegetationsindex

15 Apr 2011

4 Jul 2011

12 Sep 2011

1 May 2011

20 Jul 2011

8 Oct 2011

17 May 2011

5 Aug 2011

1 Nov 2011

2 Jun 2011

15 Aug 2011

9 Nov 2011

17 Jun 2011

12 Sep 2011

Naturgeografi och Ekosystemvetenskap Lunds universitet

Vegetationsindex som bättre beskriver

växtlighetens säsongsvariation

Jin, H., 2012, Rem. Sens. Env.

submitted


Kolupptag/vegetationens produktivitet

vs

MODIS GPP data


Utvärdering av MODIS GPP (MOD17) i Afrika

GPP från MODIS [gC m -2 år -1 ]

GPP från fluxtorn [gC m -2 år -1 ]

Sjöström et al, 2013. Rem Sen. Env. 131


Skattning av vegetationens produktivitet

- satellitdata vs en vegetationsmodell

LPJ

MODIS

Per capita tillgång till vegetationens netto primärproduktion i Sahel

Sjöström et al, 2013. Rem Sen. Env. 131

Ardö et al in prep.


Biodiversitet

Kan spektrala mätningar ge information om biodiversiteten?

Hotad biodiversitet

i odlingslandskap

Fältmätningar för

jämförelse med

spektrala data

Hyperspektrala

data

Bevarande av artrika

gräsmarker

Rumsligt högupplösande

satellitdata

Hall et al. 2010. Appl. Veg. Science 13:221-233

Hall et al. 2011. Appl. Veg. Science 15:145-157

Dalmayne et al. Submitted. Ecological Informatics

Karin.Hall@nateko.lu.se


Utbildning

Vi ger kurser inom grundläggande och mer avancerad fjäranalys, även inom

forskarutbildning:

Grundkurser på kandidatnivå (kurskod):

Fjärranalys för landskapsstudier (NGEA03),

Fjärranalys och GIS med miljövårdsinriktning (NGEA05)

Avancerade kurser på masternivå (kurskod):

Satellitbaserad fjärranalys (NGEA08),

Fjärranalys, digitala metoder (NGEN09),

GIS/Fjärranalys för distribuerad miljömodellering (NGEN05)

Digital fjärranalys och GIS (GISN08, distanskurs)

Masterprogram:

Atmosfärsvetenskap och Biogeokemiska kretslopp

GIS och fjärranalys för modellering och miljöövervakning (GEM),

Geomatik, Geografiska Informationssystem

Naturgeografi och Ekosystemanalys


3. Lärandemål (Fjärranalys för landskapsstudier)

• översiktligt beskriva de grundläggande principerna för fotografisk fjärranalys

• redogöra för de grundläggande tekniska principerna för flygbilden som

informationsbärare

• sammanfatta informationsinnehåll i olika typer av digitala bildmaterial och

filmtypers påverkan på informationsinnehåll och bildkvalitet

• beskriva flygbildens geometri och geometrisk korrektion

• sammanfatta reflektionsegenskaper hos olika objekt

• redogöra för bildtolkningsprocessen och ett systematiskt förhållningssätt till

denna

• beskriva tillämpningsområden för fotografisk fjärranalys inom forskning, samhälle

och privat verksamhet

• självständigt eller i grupp planera, genomföra och avrapportera ett

bildtolkningsprojekt

• använda flygbilder av olika årgångar för att utföra studier av förändringar och

utveckling i ett område

• planera och genomföra fältdatainsamling och noggrannhetsutvärdering

• utföra analyser av flygbilder integrerat med annan geografisk information i ett

geografiskt informationssystem

• sammanställa, värdera och diskutera val av flygbildsmaterial och analysmetod för

att lösa ett givet problem

• kritiskt granska, värdera och diskutera tillförlitligheten av analyser som baseras på

flygbildsdata


3. Lärandemål (Satellitbaserad fjärranalys)

• beskriva de grundläggande fysikaliska principerna för fjärranalys,

• redogöra för de grundläggande tekniska principerna för satelliter, sensorer och

marksegment för datainsamling, samt egenskaperna av tillgängliga data från dessa system,

• redogöra för principerna för digital bildhantering och bildbehandling inom fjärranalys,

• beskriva viktiga tillämpningsområden för satellitbaserad fjärranalys inom forskning,

samhälle och privat verksamhet, och

• exemplifiera och föreslå användning av fjärranalys i olika klimatområden och för olika

typer av ekosystem och markanvändning, samt förstå och redogöra för begränsningar med

nuvarande teknik.

• självständigt analysera digitala fjärranalysdata med existerande bildbehandlingsprogram,

• självständigt och i grupp planera och genomföra en fältundersökning till stöd för

fjärranalys,

• med stöd av litteratur välja rätt data och metod för fjärranalys inom problemområden

som berör mark, vegetation, vatten och människans användning av dessa resurser,

• integrera fjärranalysdata med andra data i geografiska informationssystem.

• aktivt bidra till diskussioner samt presentera resultatet från fjärranalys i skrift, tal, och

kartform för specialister och lekmän, och

• insamla kunskap inom området på ett i stort sett självstyrt eller självständigt sätt,

Studenten förväntas kunna:

• sammanställa, värdera och diskutera val av data och analysmetod för att lösa ett givet

fjärranalysproblem,

• kritiskt granska, värdera och diskutera tillförlitligheten av analyser som baseras på

fjärranalysdata


Tröghet/mismatch i utbildningssystemet?

Åtgärder?


Åtgärder?

• Återkoppling från FA intressenter - behov?

• Exjobb – initierade av industri/myndigheter

• Praktik

• Teknikkompetens?

• Ingenjör eller Naturvetare/Geograf?

• Samarbete: Univ-Industri-Myndighet?

• Gemensamma Projekt

• Doktorander

• Uppdrag


Exempel

3d modell

• Inkommande strålning i Lunds

kommun? Solenergipotential?

Solenergi/Ecoprofile.se

• Kartering av hårdgjorda ytor –

påverkan på infiltration -

avrinning – flöde -

översvämmningsrisker

Nya sensorer?

(Photo courtesy of Ciudadano Inteligente)

Naturgeografi och Ekosystemvetenskap Lunds universitet


Mer information:

http://www.nateko.lu.se/earth_observation

Naturgeografi och Ekosystemvetenskap Lunds universitet


Resurser

(ca 20 pers.)


En Stund i Lund

...tackar för

uppmärksamheten..

More magazines by this user
Similar magazines