Program ds. Obserwacji Ziemi Copernicus – flagowa inicjatywa Komisji Europejskiej i Europejskiej Agencji Kosmicznej to inwestycja, w którą Europa zainwestowała już 8 mld euro, ale prognozowane przychody – zgodnie z raportem KE „Copernicus Market Report – February 2019” – mają sięgnąć nawet 20 mld euro
Program Copernicus (www.copernicus.eu/en) został ustanowiony przez Komisję Europejską jako kontynuacja Programu GMES (Global Monitoring Environment and Security), utworzonego w 2010 r. Jego zadaniem jest dostarczanie darmowych danych i usług dla wszystkich zainteresowanych użytkowników.
Program Copernicus składa się z trzech głównych komponentów: kosmicznego, naziemnego oraz usługowego. Komponent kosmiczny obejmuje konstelację satelitów serii Sentinel, które pozyskują dla całego obszaru globu dane satelitarne o powierzchni lądów oraz oceanów, jak również o właściwościach atmosfery ziemskiej.
Komponent naziemny gromadzi dane in situ pozyskiwane przez różnorodne instytucje na całym świecie, umożliwiając zainteresowanym użytkownikom wygodny dostęp do baz danych. Komponent usługowy składa się z sześciu serwisów dostarczających bazy danych, gotowe produkty oraz raporty w sześciu istotnych obszarach: monitorowanie lądów (CLMS), monitorowanie środowisk morskich (CMEMS), monitorowanie atmosfery (CAMS) i zmian klimatycznych (CCCS), zarządzanie kryzysowe (CEMS) i bezpieczeństwo (CSS).
Od 2017 r. Instytut Geodezji i Kartografii – Centrum Teledetekcji prowadzi działania promujące Program Copernicus w postaci Sesji Informacyjnych i Treningowych, finansowanych w ramach projektu zatytułowanego „Speeding up Copernicus Innovation for the BSR Environment and Security” – BalticSatApps (www.balticsapps.pl) z programu Interreg Baltic See Region. Głównym celem projektu jest zebranie katalogu użytkowników zainteresowanych implementacją technologii satelitarnych w swojej pracy, zarówno z sektora administracji publicznej, jak i sektora prywatnego, a następnie pogłębienie wiedzy o potrzebach i wymaganiach tych użytkowników w stosunku do serwisów opartych na danych EO. W ramach projektu Instytut Geodezji i Kartografii otrzymał dofinansowanie na zorganizowanie Sesji Informacyjno-Szkoleniowych o charakterze regionalnym. Ponadto w ramach projektu IGiK współorganizuje Program Akceleracyjny skierowany do start-upów, mający na celu przyspieszenie wprowadzenia oferowanych przez nich produktów i usług opartych o dane satelitarne na rynek.
W ramach projektu Instytut zorganizował trzy Sesje Informacyjne skierowane do szerokiego grona odbiorców oraz jedną zawężoną adresowaną do instytucji zainteresowanych zastosowaniem danych i serwisów Copernicus w ochronie środowiska (we współpracy z Generalną Dyrekcją Ochrony Środowiska). Eksperci IGiK regularnie korzystają z danych satelitarnych Programu Copernicus do monitorowania lasów, produkcji rolniczej, w tym suszy, obszarów chronionych ze szczególnym uwzględnieniem obszarów podmokłych oraz wielu innych zastosowań. Poniżej prezentowane są trzy przykłady operacyjnego wykorzystania danych satelitarnych konstelacji Sentinel do rozwiązywania realnych problemów zgłoszonych do Instytutu przez jednostki zewnętrzne.
Pierwszy przykład dotyczy szacowania szkód w lasach spowodowanych wiatrem nawalnym na podstawie zobrazowań satelitarnych satelity Sentinel 2. W nocy z 11 na 12 sierpnia 2017 r. nad Polską przeszły gwałtowne burze, którym towarzyszyły porywy wiatrów dochodzące do 115 km/h. W związku z bardzo dużą skalą zjawiska oraz ograniczonym dostępem do zniszczonych obszarów szacowanie strat było bardzo utrudnione. W tym celu wykorzystano wysokorozdzielcze zobrazowania satelitarne Sentinel 2, które dzięki wysokiej częstotliwości rejestracji danych umożliwiły odtworzenie sytuacji przed przejściem i po przejściu nawałnicy, tym samym pozwalając na określenie powierzchni zniszczeń. Według analiz wieloczasowych zobrazowań satelitarnych zarejestrowanych przez satelitę Sentinel 2 uszkodzeniu uległy lasy o łącznej powierzchni 35 811 ha, z czego 27 665 ha stanowią uszkodzenia lasów na terenie Lasów Państwowych.
Wysoka częstotliwość pozyskania obrazu tego samego fragmentu powierzchni Ziemi (co 5 dni w przypadku Sentinel 2AB) pozwala na monitorowanie stanu lasów po przejściu nawałnicy i ocenę zaawansowania prac porządkowych. Dodatkową zaletą jest 13 kanałów spektralnych, w tym 4 kanały bliskiej podczerwieni (tzw. red−edge) oraz 2 kanały dalszej podczerwieni, które umożliwiają analizę kondycji zdrowotnej drzewostanu. Wyniki analizy powierzchni uszkodzeń w podziale na stopnie zniszczenia pokazały, że ponad 10 000 ha lasu uległo degradacji całkowitej (w tym fragmenty uprzątnięte), zaś 25 700 ha częściowemu zniszczeniu.
Drugim niezwykle istotnym obszarem zastosowania danych satelitarnych jest analiza deformacji terenu. Centrum Teledetekcji IGiK posiada wieloletnie doświadczenie w badaniach deformacji terenu metodami interferometrii radarowej. Obecnie specjaliści IGiK realizują na zlecenie Azjatyckiego Banku Rozwoju (ADB) projekt „Geo4IRBM”, finansowany ze środków Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA). Celem projektu jest przeprowadzenie analiz wielkoobszarowych deformacji o charakterze hydrologicznym czy geologicznym rzędu 20 cm/rok na terenie wschodniej i centralnej Jawy (Indonezja).
Centrum Teledetekcji IGiK prowadzi badania za pomocą różnorodnych technik interferometrycznych, włączając w to zaawansowane techniki wieloczasowe, takie jak interferometria radarowa trwałych reflektorów (PSI) czy SBAS (metody bazujące na odbiciach rozproszonych), wykorzystując do tego m.in. obrazy z satelity Sentinel 1. Przykład mapy deformacji opracowanej na podstawie danych satelity Sentinel 1 należącej do konstelacji Programu Copernicus przedstawia ryc. 1. Co więcej, przedstawione powyżej metody pozwalają na opracowanie (na podstawie danych satelity Sentinel 1) map kilkumilimetrowych deformacji pojedynczych obiektów infrastruktury budowlanej naziemnej i podziemnej, włączając w to deformacje związane z budową linii metra (np. silnie nieliniowe deformacje powstałe w wyniku drążenia tuneli tarczą TBM). Dokładność pomiarów interferometrycznych może dochodzić do 1–2 mm/rok w przypadku danych radarowych Sentinel 1 oraz dziesiątych części milimetra dla opracowań wykonanych na podstawie wysokorozdzielczych zobrazowań TerraSAR-X (dane odpłatne).
Dzięki dostarczaniu informacji z satelity radarowego Sentinel 1 Program Copernicus umożliwia zbudowanie modeli wilgotności gleby zarówno z obszarów rolniczych, jak i obszarów bagiennych, które wskutek zmniejszającej się wilgotności gleb torfowych przechodzą w proces murszenia i wydzielają duże ilości gazów CO2 oraz metanu CH4. Stanowi to duże zagrożenie dla środowiska. Przykład wilgotności gleby dla torfowiska Biebrzy przedstawia ryc. 3. Centrum Teledetekcji dostarcza mapy występowania suszy dla całej Polski, które są dostarczane do Systemu Europejskiego EuroGeoss co 10 dni (ryc. 4).
Dodaj komentarz