POTENTIALS OF MICROWAVE REMOTE SENSING FOR REGIONAL WATER SYSTEMS

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "POTENTIALS OF MICROWAVE REMOTE SENSING FOR REGIONAL WATER SYSTEMS"

Helena de Smedt
4 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 NCR Themadag: Remote Sensing toepassing in het waterbeheer 29 maart 2019, Rijkswaterstaat, Utrecht POTENTIALS OF MICROWAVE REMOTE SENSING FOR REGIONAL WATER SYSTEMS De potentie van microgolf remote sensing voor regionaal waterbeheer Rogier van der Velde, Harm-Jan Benninga, Michiel Pezij, Firaol Befekadu Geleta, Suhyb Salama Water Resources Department

2 microgolven REMOTE SENSING Microgolf straling wordt sterk beïnvloed door water; 21 cm golven zijn het meest gevoelig; Microgolf straling kan door media heen kijken: beperkt van atmosfeer 2

3 TYPES OF SENSING In het microgolfbereik meten: passieve sensoren emissie (brightness temperature) Actieve sensoren terugkaatsing (backscattering coëfficiënt) 3

4 microgolven PASSIEF VS ACTIEF roughness 5 6 4

5 microgolven MICROGOLF SATELLIETEN Active Passive Synthetic Real Aperture Inferometric Resolution Spatial: Temporal: up to cm s appr. 6 days tens of kilometres daily Past: Radarsat-1, ASAR, PALSAR QuikScat, ERS-SCAT SMMR, SSM/Is, AMSR-E - Now: Sentinel-1, PALSAR- 2, ASCAT AMSR2, SMAP SMOS ASCAT 2006 SMAP 2015 Sent AMSR SMOS

waarnemen Instrumentatie: L-band (~21 cm) radiometer /

6 BODEMVOCHT UIT SMAP Soil Moisture Active Passive (SMAP) Organisatie: NASA Focus Missie: Bodemvocht/bevriezing-dooien waarnemen Instrumentatie: L-band (~21 cm) radiometer / scatterometer Ruimtelijke resolutie: ~ 40 km Temporele resolutie: 1-3 days 6

SMAP BODEMVOCHT VALIDATIE Twente bodemvocht meetnetwerk - Operationeel sinds 2008 - Meetdieptes: 5,

core intern. val. site Bodemvocht (m 3 m -3 ) 0.8 0.6 0.4 0.

7 SMAP BODEMVOCHT VALIDATIE Twente bodemvocht meetnetwerk - Operationeel sinds Meetdieptes: 5, 10, 20, 40 en 80 cm - meetfrequentie: 15 minuten - Landgebruik: grassland en akkerbouw - NASA SMAP core intern. val. site Bodemvocht (m 3 m -3 ) Neerslag (mm) 0 Jan-15 Jan-16 Jan-17 Jan-18 Jan-19 Datum (mmm-yy) 5 cm bodemvocht SMAP Landelijk Hydro. model Neerslag 7 7

8 SMAP BODEMVOCHT VALIDATIE Bodemvocht (m 3 m -3 ) Neerslag (mm) Jan-15 Jan-16 Jan-17 Jan-18 Jan-19 Datum (mmm-yy) cm bodemvocht LHM 0.6 SMAP Landelijk hydro. model (m 3 m -3 ) SMAP bodemvocht (m 3 m -3 ) N = 993 r = RMSE = m 3 m Gemeten top 5-cm (m 3 m -3 ) N = 659 r = RMSE = m 3 m Gemeten top 5-cm (m 3 m -3 ) 8

9 BODEMVOCHT UIT SENTINEL-1 Voordeel: Ruimtelijk resolutie (10 m) van Sentinel-1 maakt waterbeheer en landbouw toepassingen mogelijk. Nadelen: Synthetic Aperture Radar (SAR) is onderhevig aan inherente vorm van ruis (speckle). Sentinel-1 instrument is suboptimaal voor bodemvocht: Golflengte (5 cm): Grote kijkhoeken: Minder gevoelig voor bodemvocht Meer invloed van vegetatie Meer invloed van vegetatie 9

10 BODEMVOCHT UIT SENTINEL-1 Change detection algorithm SS ww = σσoo oo σσ mmiiii oo oo σσ mmaaaa σσ mmiiii S w kan gezien worden als een bodemvocht index, Bodemvochtgehalte in m 3 m -3 kan verkregen worden door te schalen tussen de porositeit en wilting point uit BOFEK. Aannames: Het effect van bodemruwheid en vegetatie op het Sentinel-1 signaal veranderen niet in tijd. Het Sentinel-1 signal verandert linear a.g.v bodemvocht. 10

11 Gebaseerd op onderzoek van Harm-Jan Benninga BODEMVOCHT UIT SENTINEL-1 r = 0.64 RMSE = 0.07 m 3 m February

12 Gebaseerd op MSc-onderzoek van Firaol Befekadu Geleta WATERHOOGTE UIT SENTINEL-1 OVERSTROMINGSKAARTEN (Martinis, 2010) Enschede Gronau TerraSAR-X, 28 August

13 Gebaseerd op MSc-onderzoek van Firaol Befekadu Geleta STAP 1: OVERSTROMINGSKAARTEN UIT SENTINEL-1 22 February :16 24 February :49 25 February :41 oo σσ mmmmmmmm = 21.6 dddd +2 σ 13

14 Gebaseerd op MSc-onderzoek van Firaol Befekadu Geleta STAP 2: WATERHOOGTE HERLEIDEN Door de Sentinel-1 overstromingskaarten te combineren met het AHN (algemeen hoogtebestand Nederland) wordt uit de waterhoogte van de Dinkel afgeleid. 14

15 SAMENVATTING Bodemvocht op regionaal/nationaal niveau (9-36 km) kan met een redelijke nauwkeurigheid verkregen worden uit de passieve microgolfmetingen van NASA s SMAP satelliet; Synthetic Aperture Radar (SAR) heeft de potentie om bodemvochtinformatie te genereren veldschaal (10 m, Sentinel-1); Door Sentinel-1 overstromingskaarten te combineren met een gedetailleerd digitaal hoogte model kan de waterhoogte van rivieren in kaart gebracht worden. 15

16 BEDANKT VOOR UW AANDACHT Contact gegevens: Rogier van der Velde 16

Vergelijkbare documenten

vandersat.com Satellite Observed Water Data. Globally. Daily. Droogte meten vanuit de ruimte Teije van der Horst

vandersat.com Satellite Observed Water Data. Globally. Daily. Droogte meten vanuit de ruimte Teije van der Horst 14-09-2018 1 Over VanderSat Kern: Commerciële aardobservatie diensten Team: AO wetenschappers,