Övervaknings- och rapporteringsmekanismer

En effektiv implementering av övervaknings- och rapporteringsmekanismer för Vattendirektivet

Syfte

 
Arbetet som utförs är det svenska uppdraget i EU-projektet Geoland (GMES product & services, integra-tion EO monitoring capacities to support the implementation of European directives and policies related to ”land cover and vegetation”), som i sin tur är knutet till GMES. Detta är ett gemensamt initiativ mellan EU och ESA som syftar till att förbättra tillgången till tillförlitlig, jämförbar och aktuell information inom miljö- och säkerhetsområdet. Geoland-projektet startade i januari 2004 och avslutas i december 2006. Den huvud-sakliga ambitionen i Geoland-projektet är att demonstrera att fjärranalysbaserade produkter och tjänster kan stödja slutanvändarna för övervakning och rapportering på en regional, nationell och internationell nivå.

De svenska insatserna, inkl. Metrias, sker primärt inom vattendelen av ”Water & Soil”-observatoriet (ett av sex observatorier i projektet) som är inriktat mot produkter och tjänster baserat på fjärranalysdata för att uppfylla målen i EU:s Vattendirektiv hos berörda aktörer. Metria är ledande för detta observato-rium och övriga deltagande svenska partners är Naturvårdsverket, SLU (Sveriges Lantbruksuniversitet) och Länsstyrelsen Dalarna. Vidare deltar Metria som nyckelaktör i Geolands bastjänst ”Core Service - Generic Land Cover”, som ska tillhandahålla främst de regionala observatorierna med grundläggande information som de behöver för att kunna uppnå sina individuella mål. Det gäller både marktäckedata, men även rekommendationer för bl.a. bearbetning av satellitdata, klassning/segmentering samt valide-ring. Arbetet koordineras med övriga europeiska partners för att möjliggöra europeisk samstämmighet i metoder och dataset.

 

Utfört arbete 2004-2005

 
Det svenska testområdet är Dalälvens dräneringsområde som kategoriseras som det boreala testområ-det i Geoland-projektet. Det övergripande svenska arbetet som ska utföras är att utifrån användarbehov definiera och utveckla en pre-operationell produktportfölj som sedan testas och valideras hos använda-re över valda testområden och därefter ta fram en plan för framtida implementering hos användarna. Metoderna härör sig från olika fjärranalystekniker, geospatiala data och avrinningsområdes- och ytvat-tensmodellering. Avancerad stokastisk modellering och lämpliga (innovativa) statistiska metoder ska ut-vecklas som riktar sig mot dessa stora datamängder. Arbetet bygger i stort på vidareförädling av redan befintliga modeller och dataset i syfte att finna produktionslinjer som kan implementeras hos berörda användare.

Inom bastjänsten för marktäckningsdata ska generella och specifika marktäckningskartor skapas på re-gional och nationell nivå, både baserat på redan existerande, men även att vid behov vidareförädla des-sa för att bättra möta användarbehoven.

De produkter och tjänster som tas fram utgår från användarbehoven. För svensk del är det Länsstyrel-sen i Dalarna som är primär kravställare, medan Naturvårdsverket har en mer övergripande funktion rörande kopplingen till Vattendirektivet och de krav som ställs i ett nationellt och europeiskt perspek-tiv. Användarna är involverade under hela projektets gång och utvärderar de olika produkterna och tjänster vid flera tillfällen under utvecklingsarbetet.

Det tekniska arbetet inom projektet är ännu inte slutfört eftersom projektet fortskrider fram t.o.m. de-cember 2006.
 
Nedan listas de övergripande tekniska projektmålen för det svenska arbetet och hur status ser efter de första två åren. Notera att Rymdstyrelsens delfinansiering enbart rör de mål som ansvaras av Metria. Huvudansvarig för det tekniska arbetet anges i parantes:

• Vidareutveckla och utvärdera fjärranalysmetoder för hyggesavverkning med medelupplö-sande satellitdata (Metria)
Metoden baserar sig på Enforma och tillåter satellitdata med olika rumslig upplösning att kombine-ras. Under 2004 testades metoden på simulerade medelupplöst data och under 2005 har det applice-rats på IRS AWiFS med en upplösning på 56-70 m.

• Vidareutveckla och utvärdera fjärranalysmetoder för identifiering av plöjningsaktiviteter (Metria) inom jordbruket med medelupplöst satellitdata (Metria)
Under 2005 har en metod tagits fram för att mellan två tidpunkter under höst/vinter/vår skilja fält som är vegetationstäckta under tidpunkt 1 och bara under tidpunkt 2 och därmed har plöjts mellan tidpunkterna, från fält som är antingen vegetationstäckta alternativt bara under bägge tidpunkterna. Metoden baseras på tröskling i NDVI-bild från tidpunkt 2 för att identifiera områden med låg vege-tationstäckning. Denna information kombineras med en kvotbild baserade på IR-banden för de två tidpunkterna för att identifiera fält som förändrats mellan de två tidpunkterna.Våren 2005 gjordes de första studierna i Skåne utifrån fältinsamlade data i början av mars samt satellitdata från novem-ber 2004 och februari 2005. Hösten 2005 har arbetet fortsatt över referensområde 11INV (Uppsala) med data från september och oktober 2005 kombinerat med fältinsamling från dessa tidpunkter. Metoden valideras och appliceras på sydöstra delen av Dalälvens avrinningsområde i december 2005.

• Utveckla och utvärdera fjärranalysmetoder för kvalitetssäkring genom s.k. sannolikhets-klassning (”Probabilistic classifier”) (SLU)
”Probabilistic classifier” är en icke-parametrisk metod som tillåter klassificering av pixlar i ”sanna” sannolikhetsdistribueringar per klass och pixel. Detta gör att man enkelt kan identifera osäkert klas-sade områden som kräver ytterligare insatser i kompletterande fältdatainsamling. Metoden har vida-reutvecklats 2004 och testas på våtmarker under 2005-2006.

• Klassning av våtmarker med hjälp av ”Probabilistic classifier” (SLU)
Klassningen baserar sig på biomassa och fuktighet och utförs med hjälp av ”Probabilistic classifier”. Under 2005 har en testklassning genomförts och reviderats utifrån gjorda fältmätningar. Arbetet av-slutas 2006.
 
• Definitioner av typkoncentrationer rörande näringsläckage (kväve, fosfor samt kvä-ve/fosfor) till ytvatten i boreala skogar (SLU)
Erhålls genom sammanlagring av olika referensdata för GIS-analys tillsammans med statistisk bear-betning och parametriska- eller icke-parametriska metoder för att definiera algoritmer för närings-läckage. Arbetet har inletts 2005 men har sin tyngdpunkt 2006.

• Utveckla källfördelnings- och sjömodellen FYRIS genom integrera och/eller vidareanpass-ning av fjärranalysbaserade data (SLU)
(marktäcke, skog, våtmark, hygge, vattenkemi m.m.)
Förbättra den existerande dynamiska avrinningsbaserade källfördelnings- och sjömodellen FYRIS genom att integrera fjärranalysdata samt förbättrade variabler för skogsmark och att skapa källför-delningsmodell för kväve och fosfor i Dalälven i enlighet med EU:s Vattendirektiv. I detta ingår våtmarker och typkoncentrationer framtagna i projektet, samt marktäcke och markanvändningsda-ta, vattenkemi och annan information av relevans.

• Ta fram marktäckekartering över Dalälvens avrinningsområde (Metria)
Innebär definition av nomenklatur, framtagen inom Core Service Generic LandCover tillsammans med övriga europeiska projektpartners samt klassning av valda testområden. Nomenklaturen mot-svarar i princip Corine LandCover, nivå 1-3 och har en minsta karteringsenhet om 1 ha. För svenskt vidkommande erhölls detta dataset genom omkodning av pixelklassningen av Svenska Marktäckedata (SMD). Arbetet utfördes 2004.

• Utveckla metoder för automatisk förklassning av satellitdata för uppdatering av befintlig marktäckeinformation (Metria)
Metoderna rör uppdatering av befintliga marktäckedatabaser (t.ex. SMD, CLC) med fokus på au-tomatisk förklassificiering av marktäckeklasser motsvarande Corine nivå 1-3 med spatial upplösning på 1 ha. De svenska testerna baserar sig på segmentering av aktuell satellitscen och jämförelse mot omkodad SMD per segment. Segment med stor andel av majoritetsklassen för SMD (andel varierar beroende på klass) används för träning och klassning i ett neuralt nätverk. Ett antal efterföljande GIS-operationer används där bl.a. masker används som stöd för att korrigera vissa felklassningar. Osäkert klassade segment går vidare till ett operationellt steg (ingår inte i detta projekt) och där in-formationen från förklassningen kan användas som stöd till operatören. En mindre test gjordes 2004 och ett mer djupgående test 2005. Vissa revideringar sker under 2006 av metoden.

• Generella rekommendationer för utvärdering av klassningsnoggrannheter för marktäckeda-ta (Metria)
Ingår som annex i dokumentet som anger valideringen av CSL-resultatet. Annexet redogör för olika sätt att utvärdera data och konsekverna detta medför. Slutsatsen är att det är viktigt redan i ett in-ledningsskede (innan klassning genomförts) att tydliggöra vad som ska utvärderas och var man vill erhålla, t.ex. arealriktighet, hög noggrannhet per klass, hög totalnoggrannhet. Detta i sin tur styr vil-ken metod som används vid klassningen. Annexet togs fram 2005.

Kontaktpersoner i projektet är:

Metria Miljöanalys: Ulrihca Malmberg, ulrihca.malmberg@lm.se

Sveriges Lantbruksuniversitet (SLU): Bo Ranneby, Bo.Ranneby@sekon.slu.se

Naturvårdsverket, Jannica Häggbom, Jannica.Haggbom@naturvardsverket.se

Länsstyrelsen Dalarna, Hans Olofsson, hans.olofsson@w.lst.se

 

Senast uppdaterad: 26 maj 2009