Die Copernicus-Prozesskette von der Initiierung bis zum
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Die Copernicus- Prozesskette von der Initiierung bis zum Nutzerprodukt „Hochwassermaske“ Emergency Management Dr. Annett WANIA, JRC WS Großräumiges Hochwassermonitoring, Koblenz 5-6/12/2018
Copernicus Emergency Management Service (EMS) Emergency Management • Operationell seit April 2012 • Kombiniert Fernerkundungsdaten mit anderen Geodaten • Im Dienste Europas mit weltweiten Anwendungen Komplementär zu nationalen Bemühungen • Bereitstellung von Geoinformation für nationale Behörden und das Zentrum für die Wiederherstellung Koordination von Notfallmaßnahmen in Brüssel (ERCC*) Lagebewältigung Vorbereitung 2 * Generaldirektion Humanitäre Hilfe & Katastrophenschutz (DG ECHO)
Übersicht der EMS Dienste Emergency Management On-demand Mapping Forest Fire Information System (EFFIS, GWIS) Gebietsspezifische Bereitstellung von Historische & Geoinformation zur Echtzeit- Unterstützung im Krisenfall information zu & zur Risikobewertung, Waldbränden Krisenvorbeugung, Wiederaufbau Flood Warning System (EFAS, GloFAS) Drought Observation System Hochwassermonitoring und -vorhersage (EDO, GDO) Frühwarnung & -vorhersage von Trockenheit und deren Auswirkung Likelihood of Drought Impact, 16 October 2015 3
EMS On-Demand Mapping Emergency • http://emergency.copernicus.eu/mapping Management • Auf Anfrage (bei Bedarf) nur durch autorisierte Nutzer => für Deutschland: GMLZ (BBK) • Zentrale Annahmestelle für alle Anfragen: ERCC in Brüssel • 4-Jahres Rahmenverträge (neuer Vertrag startet im Februar 2019) Authorisierter Nutzer Nationale Zivilschutzbehörden oder ERCC @DG ECHO JRC andere Ansprechpartner Inhaltliche Koordination und Technische Koordination & Verwaltung von Nutzeranfragen Management der Dienstleistungs- (24/7), Autorisierter Nutzer verträge, Qualitätskontrolle, Weiterentwicklung, Bereitstellung der Produktplattformen ESA Dienstleister Zusamenschluss von Dienstleistern aus Bereitstellung der Fernerkundungsdaten, Industrie und Akademia, Mapping Management der Verträge mit den Produktion einzelnen Satellitenmissionen, Sentinels 4
EMS Mapping - Module Emergency Management Rapid Mapping Risk & Recovery Mapping • “On-demand” 24/7/365 • “On-demand” Werktags • Zeitnahe Bereitstellung • Unterstützung im Krisenfall satellitenbasierter GI zur & zur Risikobewertung, Unterstützung im Krisenfall Krisenvorbeugung, Wiederaufbau • Hochstandardisierter • Nicht standardisiert Arbeitskreislauf & Eilzugang zu • Bereitstellung innerhalb einiger Satellitendaten Wochen-Monate • Bereitstellung innerhalb weniger Stunden/Tage http://emergency.copernicus.eu/mapping 5
Rapid Mapping Produktportfolio Emergency Management • 3 Standardprodukte (maps) mit Standardlieferzeiten Produkt Lieferzeiten* Inhalt (map) SL1 SL5 Reference Detaillierter Überblick über die Referenzsituation 9h 5 Tage (vor der Krise) Delineation Ausweisung der betroffenen Gebiete 12h** 5 Tage z.B. überschwemmte, abgebrannte Flächen; inkl. quantitave Abschätzung der betroffenen Bevölkerung & Wirtschaftsgüter Grading Schadenskartierung (Schadensgrad & dessen räumliche 12h** 5 Tage Verteilung) z.B. Zustand von Gebäuden und Transportwegen * Dauer nach Erhalt der Satellitenbilder, je nach service level (SL) ** Bereitstellung einer ersten Schätzung bereits nach 3h (First Available Map) 7
Zugang zu den Bilddaten 1 - Spaceborne Emergency Management Welche Satelliten/Sensoren? • Nutzung von sehr hoch und hochauflösenden Bilddaten (
Zugang zu den Bilddaten 2 - Airborne Emergency Management EMS Pilotstudie zur Bereitstellung von Aufnahmen durch bemannte und unbemannte Plattformen – Komplementär zu Satellitendaten – Ziel ist „Rush“-bereitstellung (innerhalb von 48h) – Beschränkung auf optische Daten (VIS, NIR, Höhendaten) Weiterführung als operationelle EMS Komponente (WP2019) mit zusätzlichen Sensoren 9
Rapid Mapping - Einblick in die Statistiken Emergency Management 30% aller Aktivierungen sind für Hochwasserereignisse Das am häufigsten angefragte Produkt bei Aktivierungen für Hochwasserereignisse ist die Hochwassermaske (ca. 70% delineation maps) Hierfür werden zu 90% Radardaten verwendet Auflösung der Radardaten: 82% in 4-30m (User driven) 334 Aktivierungen zwischen 04/2012-11/2018) Auflösung (m) %*
Auswahl des Sensors Emergency Management • Radardaten • Optische Daten + Unabhängig von Wetter und + Leicht verständlich Sonnenlicht (Aufnahmen 2x/Tag), + Präziser + Großflächige Kartierung – Beeinträchtigung bzw. Verhinderung + Radiometrie von Wasseroberflächen durch Wolken, Dunst – Hohe Ungenauigkeit in städtischen & – Abhängig von Sonnenstrahlung in baumbewachsenen Gebieten (1x/Tag, begrenzt nutzbar in Wintermonaten wegen kurzen Tagen & niedrigem Sonnenstand) Pleiades Pleiades Radarsat-2 (True colour composition RGB) (False colour using NIR band) 11 11 (EMSR087) All images acquired during Copernicus EMS activation for floods in Bosnia-Herzegovina , May 2014
Arbeitskreislauf der Notfallkartierung Emergency Management Disaster Image data provision through REACT* End Authorisierter Service ERCC Service Nutzer Nutzer Request Criteria check activation Production Service Provider Product specification & Satellite image ordering JRC Product Production Quality delivery SFTP Map delivery control EMS Portal 12
Hochwassermaske Methodik Emergency 1. Identifizierung der Referenzgewässer Management 2. Halb-automatische Extraktion der Wasserflächen • Unsupervised classification refined with smoothing & homogenisation techniques • Visual inspection used for parameter set-up & removal of false alarms 3. Export to vector Inputdaten Pixel based unsupervised classification 1. SAR oder optische Bilddaten followed by semi-automatic refinement: 2. Andere (nicht-EO) Daten: A – Baseline with SAR data (e-FLOOD) • Höhenmodell B – Alternative with optical data • Hydrologie (Referenzgewässer und - (band combination) wasserflächen von EO oder nicht-EO) • Transportwege (zur Fehlerbeseitigung) (Figure above from Ajmar et al., 2017. Response to Flood Events: The Role of Satellite‐based Emergency Mapping and the Experience of the Copernicus Emergency Management Service. In: Flood Damage Survey and Assessment: New Insights from Research and Practice, Geophysical Monograph 228, pp. 213-228) 13
Durchschnittliche Dauer der Informationsbereitstellung Emergency Management RM Arbeitskreislauf Einige Stunden min 3h bis 2 Tage Produktion ~2h Bereitstellung der Satellitenbild- daten Aktivierung Disaster Ca. 52h (Durchschnitt aller Aktivierungen 2015-2018) 14
Frühwarnsystembasiertes „Pre-tasking“ Emergency Management Was und Warum? • Satellitendatenbestellung vor einer offiziellen Nutzeranfrage (Aktivierung) • Dient der zeitlichen Optimierung von Aufnahmezeitpunkt und Ereignisverlauf • Basierend auf EFAS/GloFAS Warnungen • Kriterien für die Warnung: räumliche Lage & Ausdehnung, sozio-ökonomische Auswirkungen • Warnung wird ca. 24h vor dem erwarteten Ereignis beim RM Dienstleister eingereicht (Frequenz der Warnungen: 2x/Tag 9 & 15 Uhr) • Ausschließlich Radardaten 10-30m werden angefragt 15
“Pre-tasking” Beispiel & Fazit Emergency Management Beispiel Hochwasser N-Frankreich, Juni 2016 Erstes Fazit • Verbesserung des Verfahrens durch erste Erfahrungen (Testphase ) • Zeitlicher Gewinn konnte nachgewiesen werden • Gleichzeitige Sensibilisierung und Verbindung der HW- und Zivilschutznutzer Pre-taskings RM Aktivierung • Ausweitung auf andere Katastrophen 16
Abschliessende Betrachtungen und Ausblick Emergency Management • Zeit versus Genauigkeit (Abwägung) – Wann und wofür braucht der Nutzer die Information? Rapid Mapping für zeitkritischen Bedarf (ausschliesslich EO Daten) Risk & Recovery Mapping für genauere Kartierung (Kombination mit nicht-EO Daten) • Verbesserung des “timings” im Rapid Mapping 1. Weiterführung und Ausbau des „Pre-taskings“ 2. Verkürzung der Lieferzeiten (ab Februar 2019) • First Estimate Product in 2h nach Datenbereitstellung • Verkürzung der Produktionszeiten für Delineation Vektor Daten auf 7h (=> web services) 3. Neuer Ansatz für die Planung von Satellitenbildaufnahmen (Test in Zusammenarbeit mit ESA) • Weg vom „one-only“ dataset (weil es ein Grund von Verzögerungen ist) • Pro-aktives Tasking der CCMEs anregen bei größeren Katastrophen 4. Kontinuierliche Aufklärung und Information der Nutzer über Möglichkeiten & Grenzen der Fernerkundung 17
Abschliessende Betrachtungen und Ausblick Emergency Management • Erweiterung der Rapid Mapping Kapazität – ab 02/2019 höhere RM-Produktionskapazität (Vergrößerung der parallel mind. zu analysierenden Fläche) – Anfragen sind zunehmend für größere Flächen (IE, FR) • Erweiterung des CEMS Portfolios – Einführung von genaueren, nicht-zeitkritischen Standardprodukten & -paketen für die Hochwasserkartierung (2020) (Risk & Recovery, langsame RM Produktion) – Integration von Daten aus social media und crowd sourcing (H2020 E2mC) – Machbarkeitsstudie (09/2018-02/2019) Sentinel-1 basierte kontinuierliche Hochwasserkartierung => Anforderungen, technische Umsetzung und Kosten eines operationellen Dienstes 18
Für weitere Informationen Emergency Management Wie kann ich den Dienst aktivieren? http://emergency.copernicus.eu/mapping/ems/how-use-service “Bedienungsanleitung” http://emergency.copernicus.eu/mapping/ems/copernicus-ems-user- guide Liste der Rapid Mapping Aktivierungen https://emergency.copernicus.eu/mapping/list-of-activations-rapid Für weitere Fragen: JRC-EMS-MAPPING@ec.europa.eu 19
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