Tilbake til søkeresultatene

MILJØFORSK-Miljøforskning for en grønn samfunnsomstilling

LAND: SAR Monitoring of the Brazilian Amazon and Central African Rainforests - a PhD project to support EU FP7 ReCover

Tildelt: kr 3,8 mill.

Målet med dette prosjektet er å forbedre overvåkningen av tropisk skog for å redusere avskoging og skogdegradasjon og støtte REDD initiativet (Reduce Emissions from Deforestation and Forest Degradation) ved å utvikle automatiske metoder for å kartlegge skogen og skogs endring med avbildende radar (SAR) satellitter. Dette PhD prosjektet bidrar til to prosjekter som Norut er involvert i EU FP7 prosjektet ReCover (Science based remote sensing services to support REDD and sustainable forest management in tropical region), hvor Norut er tjenesteleverandør for den demokratiske republikken Kongo (DRC) og Colombia og et tanzaniansk-norsk samarbeidsprosjekt for å forbedre måling, rapportering og verifisering (MRV) i forhold til REDD gjennom anvendelse av avansert fjernmåling. I begge prosjektene er Norut ansvarlig å støtte landenes REDD MRV aktiviteter med bruk av SAR data. Vitenskapelig litteratur om bio- og geofysiske aspekter av tropisk skog, om de ulike regionene (DRC, Tanzania og Amazon-regionen), samt tekniske aspekter for pre-prosessering, klassifisering og endrings deteksjons, multi-sensor og statistisk analyse, ble gjennomgått. Historiske C- og L-band SAR data fra ERS-2, Envisat A(vansert)SAR og ALOS Palsar (L-band SAR) samt bakgrunnsinformasjon av regionene, i form av eksisterende temakart og annen informasjon (for eksempel digitale høydemodeller) ble samlet inn. Behandling av optiske datasett for multi-sensor tilnærminger og veldig høy-oppløselige (VHR) data for å trene klassifiseringsalgoritmer og validering er tatt hånd om av prosjektpartnere. Nøyaktig SAR pre-prosessering, dvs. geokoding og radiometrisk kalibrering, er en forutsetning. Noruts egen utviklet SAR prosessering system, GSAR, er videreutviklet ved å inkludere topografisk korreksjon og er tilpasset alle SAR satellitter i løpet av prosjektperioden. En helautomatisk pre-prosesseringssystem er utviklet og levert til Kongsberg Satellite Station (KSAT) for det tansanianske MRV prosjektet. Lignende pre-prosesseringssystem skal etableres i fremtiden for DRC. ReCover prosjektet ble avsluttet i desember 2013 og Norut har oppfylt alle kravene stilt i brukeravtalen (SLA) som ble inngått med brukerne Observatoire Satellital des Forêts d Afrique Central (OSFAC) i DRC og Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambient (IDEAM) i Colombia. For DRC har Norut utviklet metoder og levert følgende produkter basert på C- og L-band SAR data over en 68000 km2 stor testregion: SAR mosaikker, skog/ikke-skogen (FNF) kart, biomasse kart, skogs endring og skogsdegradasjonskart for årene 2000, 2005 og 2010 [Haarpaintner et al, 2012]. Tilbakemelding fra brukeren, innsamling av referansedata under en felt kampanje i mars 2013 [Haarpaintner et al 2014] og bruk av sesongvariasjon og tidsserier, førte til en forbedring og en endelig tjenesteprodukt levert i september 2013 [Haarpaintner et al., 2015a]. Skogsendringen ble detektert ved hjelp av en multi-sensor tilnærming basert på både optisk og SAR basert FNF kart. Degradert skog ble tilnærmet ved å kartlegge skoger som ble konvertert til områder av jordbruk rundt bosetningene. For Colombia har Norut levert satellittbilde mosaikker basert på C-band SAR fra Envisat ASAR WS (wides-swath) og APS (alternativ polarisering) moder for periodene henholdsvis 2006/2007 og 2010/2011, tilsvarende skogs kart, skogsendringskart mellom disse periodene og et testprodukt for et varslingssystem for avskoging. Statistiske analyser av tidsserier av SAR-signaturer ble gjennomført for de dominerende landbruksklasser for å fange opp tids og sesongeffekter [Einzmann et al, 2012; Kohling & Haarpaintner, 2013]. Samarbeid med OSFAC fortsetter i et ESA-finansiert prosjekt «SAR for REDD» til 2017, som har til mål å bygge opp SAR prosesseringskapasiteten hos OSFAC. SAR mosaikker, skogs og årlige skogendringskart ble utviklet for de to tanzanianske studiesteder: Amani, en vernet skog reserve, og i Liwale distrikt som har et bredt spekter av arealbruk og relaterte aktiviteter (f.eks avskoging). Metoder og produkter fra 2007 til 2010 er beskrevet i [Haarpaintner et al, 2015b] og har blitt levert til Sakoine University of Agriculture i Tanzania. Et feltdatasett fra en nasjonal skogtaksering prosjekt ble brukt til statistisk analyse av klassespesifikke SAR-signaturer for å analysere sesongmønster. Flybårn LiDAR data innsamlet av partnerne har blitt brukt til å bygge regresjonslinjer og å estimere vegetasjon høyde fra SAR data for Liwale regionen. Metodene er svært automatisert og er implementert i Noruts internt prosesseringssystem GSAR for operasjonell skogovervåking. Norut har også organisert og deltatt i flere kapasitetsbygging workshops i ReCover prosjektet eller organisert av Global Forest Observation Initiativet (GFOI). I høst 2015 har prosjektet bidratt til en publikasjon i Nature Climate Change (Reiche et al., 2016).

Tropical rainforest plays a key role in our climate and needs to be protected. Norway contributes financially to several REDD efforts, and effective monitoring of deforestation is an important task. However, persistent cloud cover in the tropics often pre vent reliable monitoring by optical sensors. The main objective of this project is to improve current monitoring by developing new methods using cloud-penetrating SAR satellite imagery to detect deforestation and forest degradation. Norut is involved in s everal tropical forest monitoring projects (EU FP7 Recover project and a project inside the GEO Forest Carbon Tracking Task) and other international REDD related proposals. We wish to strengthen our capacity by giving a young researcher the opportunity fo r a PhD project that will profit of the available datasets and a vast international network of highly experienced research groups, including the Brazilian Space Institute (INPE) and the Observatoire Satellital des Forêts d'Afrique Centrale (OSFAC). Severa l different satellite SAR systems (especially C-and L-band) are in orbit. We will evaluate these and future sensors by their operational availability and their performance for rainforest monitoring. We will collect historical optical and SAR satellite dat a, analyzed satellite products, wall-to-wall mosaics and ground observation to study more rigorously the SAR signatures of different states of forest in order to establish statistical relationships and look-up tables. These will then serve to develop new detection methods using change detection, feature detection and classification techniques that will be included in Norut's SAR monitoring system. The idea is to complement INPE's current monitoring systems for the Amazon and to contribute in the establis hment of monitoring systems in the Congo Basin through OSFAC. Capacity building and technical transfer is also included in the projects and several workshops are planned in the involved developing countries.

Budsjettformål:

MILJØFORSK-Miljøforskning for en grønn samfunnsomstilling