TKI Dotter-project. Mapping aquatic vegetation by hyperspectral imaging and translation into hydraulics and ecology

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "TKI Dotter-project. Mapping aquatic vegetation by hyperspectral imaging and translation into hydraulics and ecology"

Guus Abbink
5 jaren geleden
Aantal bezoeken:

TKI Dotter-project Mapping aquatic vegetation by hyperspectral imaging and translation into hydraulics and ecology Kennisdag Platform Beek- en Rivierherstel

1 TKI Dotter-project Mapping aquatic vegetation by hyperspectral imaging and translation into hydraulics and ecology Kennisdag Platform Beek- en Rivierherstel Planten in de stroom: kansen voor weerstand? Brummen, 15 november 2016 Ellis Penning & Gé van den Eertwegh Koen Berends, Chanjoo Lee, Mike van der Werf, Rik Noorlandt

2 Dotter-project Doelen hydraulica en KRW-ecologie verenigen Doelmatig onderhoud en beheer watergangen Combineer stuw/peilbeheer met maaien en baggeren Opnames met hyperspectrale camera voor vegetatie (2016) Weerstanden en hydraulica vlakdekkend in kaart + Bathymetrie opmeten met LiDAR (2017) Interventies daar waar nodig en effectief Product : service met informatie en advies voor waterbeheerders 2

3 Dotter-project Onderzoekslocaties 2016 Linge/Echteld Lage Raam/Mill REC/Andong-Korea 3

4 Dotter-project Topsector Water TKI-Topconsortia in Kennis en Innovatie Partners Waterschap Rivierenland Waterschap Aa en Maas Wie volgt in ? 4

5 Uitgevoerde werkzaamheden Meting Linge 2. Lage Raam 3. Korea - REC Foto s vanaf boot x (incl. GPS) x Foto s vanaf vast punt (brug/ladder) x x Foto s vanaf drone x x Vegetatie biomassa x x Vegetatie Soortsamenstelling x x Waterkwaliteit? x x Diepte x x Stroming x x 5

Casus Linge (Echteld): metingen 1-9-2016 Eerste veldervaring met de camera op statief in

) inwinnen van data op computer eerste beelden van vegetatie in Linge (kleine

6 Casus Linge (Echteld): metingen Eerste veldervaring met de camera op statief in boot: instellingen (calibratie, lenstype, observatiehoek etc.) inwinnen van data op computer eerste beelden van vegetatie in Linge (kleine oppervlaktes, zonder georeferentie) Extra opname met normale camera onder drone voor vergelijking en een eerste kijkje vanuit de lucht 6

7 Resultaten casus Linge (in bewerking) 7

8 Wat leren we van casus Linge? Instellingen camera zijn belangrijk Reflectie van golven maakt interpretatie lastiger Gebruik van polaroid filter helpt ongewenste reflectie tegen te gaan Bird-eye view van grote waarde voor opschaling naar maaibeheer We missen nog informatie over: effect van troebelheid, type vegetatie + biomassa, stroomsnelheidsgegevens, waterdiepte 8

Casus Lage Raam (Mill) Verdere uitbreiding dataset voor koppeling fotobeelden aan vegetatie typen en stromingspatronen/weerstand Opnames van vegetatie volgens KRW systematiek Opnames van biomassa

9 Casus Lage Raam (Mill) Verdere uitbreiding dataset voor koppeling fotobeelden aan vegetatie typen en stromingspatronen/weerstand Opnames van vegetatie volgens KRW systematiek Opnames van biomassa volgens wensen hydraulische modellering Opnames van waterdiepte en dikte sliblaag Waterkwaliteit en doorzicht: optiek Hydraulica: stromingspatroon Data ingewonnen van Q en dh over stuwpand Geen drone-beelden i.v.m. vliegveld-wetgeving Eerste opzet van mogelijke interpretative-methode 9

10 Lage Raam: drie locaties bemeten

Vegetatie KRW typologie (R5) Locatie Water groeivorm Water soort Oever groeivorm Oever soort 1 0.62 0.11 0.14 0.00 2 0.72 0.53 0.34 0.55 3 0.60 0.

11 Vegetatie KRW typologie (R5) Locatie Water groeivorm Water soort Oever groeivorm Oever soort Positieve R5 soorten zijn niet gevonden (lijst hieronder) De wel gevonden soorten zijn indicatie voor eutrofe slibrijke systemen (meer stilstaande condities) Aanwezigheid van vegetatie voor macrofauna en vis als habitat is niet meegewogen, maar mogelijk wel een pluspunt voor die deelmaatlatten Grote waterranonkel (Ranunculus peltatus) => mogelijk in het voorjaar gezien Haaksterrenkroos (Callitriche brutia), Dotterbloem (Caltha palustris), (voorjaar) Bittere veldkers (Cardamine armara), Bronmos (Fontinalis antipyretica), Waterviolier (Hottonia palustris), Drijvende waterweegbree (Luronium natans) Teer vederkruid (Myriophyllum alterniflorum), Rossig fonteinkruid (Potamogeton alpinus) Duizendknoopfonteinkruid (P. polygonifolius). 11

12 Vegetatie - biomassa Biomassa afgeknipt voor plot van 50x60 cm2 Zowel bovenwater- als onderwater-deel apart gemeten Loc. Type Species name Common name total wet total dry biomass (g) mass (g) % dry mass 1 Total Potamogeton natans drijvend fonteinkruid Callitriche 1 Full wc obtusangula/platycarpa sterrenkroos Subm. parts Glyceria maxima liesgras Em. parts Glyceria maxima liesgras Total Glyceria maxima liesgras Total Sparganium erectum grote egelskop Full wc Callitriche 2 covered obtusangula/platycarpa sterrenkroos Half wc covered Callitriche obtusangula/platycarpa sterrenkroos

13 Vegetatie - weerstand Emergente biomassa significant hogere drag per m2 Drijvend fonteinkruid en sterrenkroos minder blokkerend dan liesgras en grote egelskop Deze getallen zijn goede input voor verdere hydraulische berekeningen water depth Species name Common name 0.65 Potamogeton natans Length (m) Average diameter (m) No. of stems/m2 d*# Cd Estimate d*#*cd drijvend fonteink ruid layer 1 (from bottom) layer layer 3 - leaves properties Callitriche obtusangula/platycarpa sterrenkroos layer 1 (from bottom) Glyceria maxima liesgras layer 1 submerged layer 2 emergent stems layer 2 emergent leaves Sparganium Erectum grote egelskop layer 1 (from bottom) layer 2 - emergent Callitriche obtusangula/platycarpa sterrenkroos layer 1 (up to half way the water column) Callitriche obtusangula/platycarpa sterrenkroos layer 1 full water column Glyceria maxima liesgras layer layer

14 Diepte en slib lokatie 1 14

15 Diepte en slib lokatie 2 Opvallende onregelmatigheid in slibdikte en bodemhoogte Gekoppeld aan vegetatie-voorkomen 15

16 Waterkwaliteit en doorzicht Velddata Loc. 1 Loc. 2 Loc. 3 Secchi (m) 0.9 bodemzicht 0.15 Kd (1/m) Omschrijving meetpunt Parameter.omschrijving Eenheid.code numerieke waarde Benedenstrooms stuw Ijzerbroekseweg chlorofyl-a ug/l 3 Benedenstrooms stuw Ijzerbroekseweg Zwevende stof mg/l 4 Benedenstrooms stuw Ijzerbroekseweg DOC380 DIMSLS Sectie 2, stroombaanmaaien chlorofyl-a ug/l 8.9 Sectie 2, stroombaanmaaien Zwevende stof mg/l 13 Sectie 2, stroombaanmaaien DOC380 DIMSLS Bovenstrooms brug Ziepweg chlorofyl-a ug/l 3 Bovenstrooms brug Ziepweg Zwevende stof mg/l 4 Bovenstrooms brug Ziepweg DOC380 DIMSLS

17 Stroming van het water Vrijwel afwezig (geen zicht op groot neerslagoverschot in regio) Benedenstroomse stuw voor experiment kortdurend strijken 17

Hyperspectrale camera (Cubert) Spectrum: 450-950 nm Spectrale

18 Hyperspectrale camera (Cubert) Spectrum: nm Spectrale resolutie: 8 nm Sampling bandbreedte: 4 nm (maakt 125 kanalen) 18

19 Hyperspectrale camera (Cubert) Software 19

20 Hyperspectrale camera (Cubert) Software 20

21 Vegetatie en hydraulica - model Weerstand Het effect van een vegetatiepatch kan eenvoudig worden ingeschat met de wet van Manning: Q = A 1 n R2 2 3i b Waarbij n moet worden ingeschat op basis van de plantensoort, patchvorm en stroombaanbreedte van een vegetatiepatch. Zie bijv. het rekenmodel van Pitlo en Griffioen (1991): 21

22 Vegetatie en hydraulica - model Weerstand Vraag: Kan expliciete modellering van vegetatie meerwaarde hebben voor maaibeheer? Zo ja, hoe? Gereedschap: een stationair en niet-uniform stromingsmodel met ruimtelijke invoer voor vegetatie en bodemslib (nu) Relatie ruwheid -> vegetatie afschatten met combinatie van 3D modellering en experimentele data Koppelen aan vegetatiegroeimodel en maaistrategie voor optimalisatie van maaibeheer (toekomst) 22

23 Vegetatie en hydraulica - model Gebaseerd op 1-dimensionale ondiep-water vergelijking: Stuwkromme h x = g z x + f x g u2 h Plaats-afhankelijke weerstand Benedenstroomse stuw Lokale patch 23

24 Vegetatie en hydraulica - model Doel Optimalisatie van maaibeheer voor meerdere doelen: Verhang over stuwpand Lokale waterstanden tussen stuwen in Ecologische doelstellingen Slib & vegetatiebeheer 24

25 Tools voor maaibeheer Hydraulica, weerstand en opstuwing Leggerwatergang TQ = x jaar (x=25 bijv.) levert Qmax [m3/s] SOBEK 1D: stuwpand doorgerekend van Q=0 tot Q=Qmax (T=25 jaar) Geen overstromingsrisico: hmax [m] bekend Q-h-relatie afgeleid met kritische weerstand Manning-n Operatie: modelrun met gemeten h en Q levert afwijkende weerstand WAM MaaiBOS WSRL XLS tool 25

26 Beschikbare Q-h-data MaaiBOS data Voorbeeld: stuw IJzerbroek 108IJZ Qmax = 2,2 m3/s h = hboven hklepstand FEWS: Q=10,65 h ^1,5 hboven hklepstand 26

27 h-data 108IJZ 2016 MaaiBOS data 27

28 Q-data 108IJZ 2016 MaaiBOS data 28

29 KICT REC Andong, Korea A unique test facility for controlled experiments 29

30 KICT REC September 20-30, 2016 <text> 30

KICT REC Andong, Korea A unique test facility for controlled experiments Images RGB (left) = pseudo colour image made from hyperspectral reflectance cube (50x50

31 KICT REC Andong, Korea A unique test facility for controlled experiments Images RGB (left) = pseudo colour image made from hyperspectral reflectance cube (50x50 base resolution) GRAY (middle) = gray scale image (1000x1000 base resolution) NDVI (right)=ndvi calculated from hyperspectral reflectance cube (50x50 base resolution) 31

32 KICT REC Setup of tests Stretch 100 m Q fixed at <x> m3/s Vegetation known h-slope measured Turbidity measured Black-white pics and hyperspectral image Fixed camera position on rail with dx = 0,5 m Remotely Piloted Aircraft System RPAS / UAV / drone pass 32

33 TKI Dotter-project Mapping aquatic vegetation by hyperspectral imaging and translation into hydraulics and ecology Brummen, 15 november 2016 Dank je wel!

Vergelijkbare documenten

Dotterproject: risicogestuurd maaibeheer door betere kennis van vegetatie

Dotterproject: risicogestuurd maaibeheer door betere kennis van vegetatie Gé van den Eertwegh (KnowH2O), Ellis Penning, Rik Noorlandt, Mike van der Werf (Deltares), Koen Berends (Deltares, Universiteit