SIG i Teledetecció

Informació Geogràfica

Xavier Pons

Jornada CREAF-DTES Sinèrgies i Potencialitats R+D+i

Índex A. Eixos de treball B. Panoràmica de sinèrgies amb el DTES C. Exemples d’aquestes sinèrgies 1.

2.

3.

4.

L’eina: el MiraMon La creació de nous mètodes i la seva integració Grans volums de dades i les seves aplicacions La preocupació per la qualitat i la seva explicitació espacial.

5. L’estandardització en les geosciències.

Xavier Pons

Eixos de treball • Eix Recerca, Desenvolupament, Innovació.

– Projectes Generalitat, Estat (Ministerio, AECI, ...), Europa (FP7, H2020), OGC, ESA, ASPRS, ...

• Eix Transferència: – A l’Administració, especialment DTES (+ACA, ICGC,..), DAAM, ...

– A altres investigadors (CREAF, CTFC, ICM, EBD, etc).

• Eix Formació: – Cursos curts, Màster en TD i SIG, Workshops internacionals.

– Congressos d’Educació en Ciència i Tecnologia de la Informació Geogràfica.

Xavier Pons

Sinèrgies amb el DTES (sobre el Pla estratègic, 1/3)

1. Planificació i projectació e.g., Anàlisi SIG multicriteri, multiobjectiu, etc.

3. Nous mètodes i criteris d’avaluació e.g., Teledetecció avançada, Modelització SIG vinculada a l’espacialització de la incertesa, etc.

Territori

1. Planificació territorial

Sinèrgies amb el DTES (2/3)

Medi ambient i sostenibilitat

1. Gestió i planificació de l’aigua per a un ús sostenible. e.g., Cicle de l’aigua: Models climàtics, Innivació, Evapotranspiració de conreus i cobertes naturals.

5 i 9. Meteorologia, Canvi climàtic i energia e.g., Sequera de multiafectació (boscos, conreus, consum humà, ...) i la seva prevenció i mitigació. Radiació solar.

Models meteo i climàtics, incloent serveis web.

8. Planificació de la biodiversitat i del patrimoni natural e.g., Comprensió de les pressions i els seus impactes per a la definició de noves polítiques ambientals.

Sinèrgies amb el DTES (3/3) 1. Observació territorial. e.g., Sensors, tractament geomètric i radiomètric i extracció d’informació: En el visible i l’infraroig, incloent tèrmic // A partir de sensors in situ, aeroportats o satel·litaris.

2. Previsió. Simulació i prospectiva aplicada a la dinàmica territorial

4. Noves tecnologies i nous serveis de suport. e.g., Tecnologies web combinades amb localització en temps real, Nous formats, Representació amb espacialització de la Qualitat, BigData, etc.

1. Formació interna. Cursos MiraMon, Anàlisi territorial, Teledetecció,...

2. Millora organitzativa i de la intel·ligència corporativa. e.g., Estudi del SIG del DTES com es va fer en el cas del DAAM.

Per reprendre el fil... ... Visiteu el web del CREAF i del grup de recerca, GRUMETS, en els apartats de "línies de recerca" "publicacions“ i "projectes".

O escriviu-me a: Xavier.Pons@uab.cat

Xavier Pons

1

L’eina: el MiraMon

Jornada CREAF-DTES Sinèrgies i Potencialitats R+D+i

Inicis • El MiraMon neix el 1994, fa 20 anys!!, amb la voluntat de resoldre la visualització i el tractament d’imatges de teledetecció i la visualització de l’Inventari Ecològic i Forestal i del Mapa de Cobertes del sòl. És, a l’inici, una eina de recerca.

Xavier Pons

Trajectòria • Creix el grup (GRUMETS) i creix, també, l’aplicació  Complet software dedicat a la Ciència i la Tecnologia de la Informació Geogràfica (SIG, Cartografia, Teledetecció, etc).

• Avui en dia, el MiraMon és usat per uns 200000 usuaris a 39 països del món i es distribueix amb suport en 3 llengües: català, castellà i anglès.

• Versions de sobretaula i, a Internet, servidors i clients.

Xavier Pons

Algunes dades actuals (1/4) Dades mitjanes, per mes, darrers 5 anys: • +400 descàrregues/adquisicions de la versió Professional • +600 descàrregues del Lector Universal de Mapes • +100 actualitzacions • +150 correus contestats (7.5/dia) (58% amb la Generalitat)

Xavier Pons

Algunes dades actuals (2/4) Usuaris, a Catalunya, amb l’experiència de la gratuïtat: • 14 departaments de la Generalitat • 60 centres de recerca • 4 diputacions • 35 consells Comarcals • 42 entitats a Universitats • 83 centres d’Ensenyament primari o secundari

...Més museus, escoles especials, ICHN, empreses, ADF, ONG, ...

Xavier Pons

Algunes dades actuals (3/4)

Descàrregues per col·lectius, versió Professional gratuïta.

Període març 2006 - setembre 2013 Les xifres no percentuals cal multiplicar-les pel factor “distribució” (en servidors, o en fitxers que “es comparteixen”, com a mínim x5).

Xavier Pons

Algunes dades actuals (4/4)

Descàrregues del Lector Universal de Mapes, versió reduïda gratuïta, des del web CREAF (a més, Softonic, etc).

Període febrer 2005 - setembre 2013 Noteu la constància al llarg del temps, i ~20 descàrregues/dia

Xavier Pons

Rigor i innovació científica i tècnica: WMTS

• Ús eficient dels recursos i alta precisió en els càlculs (fins a 80 bits) • Ús exhaustiu de criteris geodèsics en els mètodes cartogràfics. Registre de qualitat.

OGC

TM

A ss o ci a te M e m b e r

Membre de l'Open Geospatial Consortium

• Accés a grans basesÚsde dades (Oracle, SDE) • Preocupació per l’accés a les dades territorials  Publicació i accés estandarditzat a Internet • Metadades conformes a estàndards. Encadenat de processos i de paràmetres: una necessitat cada cop més gran en el món digital i interconnectat en què vivim.

Primer projecte competitiu Internet 2

> 200 citacions a revistes científiques Xavier Pons

2

La creaci贸 de nous m猫todes i la seva integraci贸

Jornada CREAF-DTES Sin猫rgies i Potencialitats R+D+i

En teledetecció: Rigor geomètric i radiomètric • Processament de milers d’imatges Landsat dels darrers 40 anys amb coherència geomètrica millor a 1/3 de píxel i radiometria estable intra i interanualment i coherent amb MODIS (Pons et al., 2014, Int. J. of Applied Earth Observ. & Geoinformation) http://www.opengis.uab.cat/wms/satcat

05-2002

05-2004

05-2006 Xavier Pons

Millors classificadors • Classificació digital d’imatges

Mètode propi (híbrid, amb enfocament no supervisat / supervisat), que suporta categories multimodals, píxels sense dades (núvols, etc), milers de categories estadístiques, etc

Moré, Serra i Pons, 2007, IEEE Press.

Serra, Moré i Pons, 2009, Photogram. Eng. & Remote Sensing.

Xavier Pons

Integració amb cadastre, etc • Enriquiment estadístic del cadastre, versemblança de continguts, etc

310-095

Biomassa, quartil superior

310-095

Humitat , quartil superior Xavier Pons

Evapotranspiration estimation

12/02/2002

* Crist贸bal, Ninyerola, Pons, 2009, Journal of Geophysical Research. * Crist贸bal, Poyatos, Llorens, Ninyerola, Pons, 2011,20 Hydrology and Earth System Sciences.

Xavier Pons

Evapotranspiration estimation

01/05/2002 21

Xavier Pons

Evapotranspiration estimation

07/08/2002 22

Xavier Pons

Evapotranspiration estimation

24/09/2002 23

Xavier Pons

Evapotranspiration estimation

10/10/2002 24

Xavier Pons

Evapotranspiration estimation

07/11/2002 25

Xavier Pons

L'Atles Climàtic de la Península Ibèrica

> 1 milió de visites!

Xavier Pons

Millors interpoladors: L'Atles Climàtic de la Península Ibèrica • Dades bàsiques: Temperatura mitjana, màxima i mínima, precipitació i radiació solar • Resolució espacial: 100 m • Resolució temporal: 30 dies des de 1950 • Per a sèries climàtiques estandarditzades: mensuals i anuals • Per al període de 64 anys: cada mes i any a partir de 1950

• Exactitud: 1.2 °C (mitjanes), 1.6 °C (extremes), 22 mm (prec.)

• Dades derivades: Índexs de sequera SPI i SPEI a 100 m i cada mes de cada any des de 1950. * Ninyerola, Pons, Roure 2006, Theoretical and Applied Climatology. * Pons, Ninyerola, 2008, International Journal of Climatology.

Xavier Pons

Projectes amb l'ACA • 20 years (2002-2011) Contribution to the hydrological cycle: • •

•

Weekly snow cover to be integrated in melting models.

Landsat + MODIS (but not MODIS standard product because of severe problems).

8 days revisit time in the overlapped areas; 16 days in the remaining country.

Better with ESA Sentinel-2!!

Xavier Pons

Seguiment dels regadius

Comarques - Base municipal 1:250 000 de Catalunya, versió 3.3 - ICC Mapa de Conreus 2008

Contribution to the hydrological cycle: Water consumption by crops based on two approaches: •

•

Digital image classification of Landsat data and modeling from crop type to water consumption.

Evapo-transpiration modeling through the imagery itself.

Sense classificar

Mapa de Conreus 2008 pel Baix Ter

No agricola Guaret Arròs Blat de moro Cereals d'hivern Gira-sol Userda de regadiu o dues plantades de conreus diferents Userda de secà Fruiters, vivers de plantes llenyoses, horta Oliveres Pollancres o plataners conreats Vinyes

Xavier Pons

Seguiment dels regadius Contribution to the hydrological cycle: Water consumption by natural surfaces (forests, shrublands, etc): •

Evapotranspiration modeling through the imagery itself.

NDVI

Daily water stress.

NDVI index and Moisture 21/06/2008 for the Irrigation Communities of the Regants del Rec del MolĂ­ de Pals

Moisture TC Xavier Pons

Integració en el SIG Captacions d'aigua Usos 2003 Sense Classificar Arròs Blat de moro Cereals d'hivern Gira-sol Userda de regadiu Userda de secà Fruiters i vivers de plantes llenyoses Oliveres Guaret Pollancres i plataners conreats No agrícola

Baix Ter 1000

0

5000 m

31

Xavier Pons

Agroecological monitoring

• 5 years (2009-2013) Agriculture Ministry to help EC subsidy control policies: • Rice fields.

• Tele-validation of Land use SIGPAC (CAP GIS).

1

0

5 km

Xavier Pons

Agroecological monitoring

• 5 years (2009-2013) Agriculture Ministry to help EC subsidy control policies: • Rice fields.

• Tele-validation of Land use SIGPAC (CAP GIS).

Xavier Pons

3

Grans volums de dades i les seves aplicacions

Jornada CREAF-DTES Sinèrgies i Potencialitats R+D+i

Contribuci贸 al m茅s complet repositori de dades territorials

Xavier Pons

Contribuci贸 al m茅s complet repositori de dades territorials

Xavier Pons

I molt valuoses sèries temporals...

Xavier Pons

Cartografia ICC en format MiraMon – Millores en simbolització i en Sèries Cartogràfiques (16000 descàrregues en 3 mesos)

Xavier Pons

La immensa majoria de les dades territorials... www.miramon.uab.cat\mmupdate\ColleccionsTipiques\cat\GenCat_Univ_CentresRecerca.htm

.../...

.../... Xavier Pons

Les col路leccions preferides

Xavier Pons

Mapes dinĂ mics i Dades obertes

Xavier Pons

Xavier Pons

Estudi d’accessibilitat als centres del Departament de Salut

Xavier Pons

DinaCliVe: Un projecte BigData de pressions clima-canvi d’usos del sòl • Using Landsat series (40 years) and meteorological data (65 years): – Create a time series of land cover products (every 5-year) and climate data (every month from 1950) for the Iberian peninsula.

Xavier Pons

Objectius del DinaCliVe • Spatiotemporal analysis of land cover and vegetation stress in the Iberian P. in light of a half a century (1975-2025) of climate dynamics and its anomalies.

• Particular emphasis on droughts, and the role that climate variation may have had in such phenomena by using Landsat imagery combined with detailed climate data.

Xavier Pons

Original Data (1/2) • Long time series of Landsat land cover products and monthly climate records will be designed for the whole Iberian Peninsula (582 000 km²).

• 47 Landsat WRS2 scenes in the case of Landsat 4 to 8 missions and 52 Landsat WRS1 scenes of previous missions will be processed since 1975 to present.

• This is 2376 resulting sets in 30 m x 30 m spatial resolution maps.

• A highly coherent geometric and radiometric multispectral and multitemporal imagery, together with vegetation indices and topographic derived information, represents about 10 Tbyte of data.

Xavier Pons

Original Data (2/2) • Moreover, climatic data from January 1950 to nowadays is included in the database.

• The recorded data during this period from a total of 1597 meteorological stations in the case of temperature and 2394 for precipitation has been obtained.

• Climate data combined with the ASTER GDEM at 30 m spatial resolution  100 m Xavier Pons

Per qu猫 a alta resoluci贸?

Xavier Pons

Per qu猫 a alta resoluci贸?

Xavier Pons

Què estem veient?

Exemple: La sequera en dos mesos “març” de dos anys diferents amb un índex estandarditzat

Xavier Pons

Què estem veient?

Exemple: Que la sequera afecta zones diferents en mesos diferents en anys diferents i segons la finestra temporal que considerem

Xavier Pons

Què estem veient?

Exemple: Les dades de teledetecció poden complementar les climàtiques pel fet de recollir potència del sòl, etc

Xavier Pons

Un projecte BigData • Molts Tbyte de dades.

• Paral·lelització computacional i Computació d’altes prestacions (HPC).

• Per a poder aplicar estadística espacial, variogrames, ...

Xavier Pons

4

La preocupaci贸 per la qualitat i la seva explicitaci贸 espacial

Jornada CREAF-DTES Sin猫rgies i Potencialitats R+D+i

Metadades de preservació per a l’ICGC • • •

Cal controlar i assegurar la preservació de la informació digital Objectiu: implementar un model de metadades que ajudi en la preservació de les dades digitals Contindrà: – Informacions sobre el model de dades i el format – Transformacions experimentades per les dades – Usos de la informació – Certificació i integritat – Anotacions Xavier Pons

GEO label Desenvolupada en el context del projecte FP7 GeoViQua, és un Indicador de Qualitat per a dades i per a metadades al GEOSS. Objectius: – Assistir la cerca i proveir als usuaris amb pistes visuals sobre la rellevància del producte – Proporcionar acreditació, llinatge: traçabilitat!

– Augmentar la visibilitat de les dades d’observació de la terra – Fer èmfasi en les dades obertes i l’accés fàcil

• Cada sector de l’etiqueta es vincula digitalment amb informació concreta 56

Xavier Pons

Significats de la GEO label

•

Productor de les dades, p. ex. organització o persona que generà les dades, la seva informació de contacte, etc.

•

Mesures de qualitat de les dades, p. ex., mesures d’incertesa registrades en UncertML, errors, informació de precisió, etc.

•

Informació de Llinatge/font, p. ex., processos aplicats a les dades i nombre de passos dels processos.

•

Comentaris i valoracions per part dels usuaris de les dades, p. ex., comentaris generals sobre qualitat de les dades, problemes identificats, propostes d’ús de les dades, etc.

•

Comentaris informals sobre la qualitat del conjunt de dades fets pel propi productor, p. ex., problemes identificats, propostes d’ús, etc.

•

Comentaris d’experts sobre la qualitat de les dades, p. ex., resultats de revisions formals de la qualitat, propostes expertes sobre les aplicacions de les dades, etc.

•

Cites d’ús del conjunt de dades, p. ex., informes formals sobre revisions de la qualitat, articles en revistes, etc.

•

Conformitat de les dades amb els estàndards internacionals , p. ex., ISO 19115, Dublin Core, etc.

57

Espacialitzaci贸 de la incertesa

Pons et al., 2013, EGU

Formes de representació de la incertesa • Intensitat de color en funció de la incertesa del polígon

Certain

Uncertain

(vivid color)

(dull color)

Xavier Pons

5

L’estandardització en les geosciències

Jornada CREAF-DTES Sinèrgies i Potencialitats R+D+i

Interoperabilitat: El cadastre dintre del MiraMon

SIG Pesca

Xavier Pons

WCS: raster download

Multiband

WMS+MMZ WCS

Xavier Pons

Editors del Web Map Tile Service (WMTS) • Innovative standardization of the description of a tile matrix set.

Zoom 1º

Masó, Pomakis, Julià (2010) OpenGIS® Web Map Tile Service Implementation Standard,OGC Document reference number 07-057r7, http://www.opengeospatial.o rg/standards/wmts

Zoom 30'

2010 Zoom 20'

Xavier Pons

Actualment treballant en…

Participació a: Standards Working Groups, Interoperability experiments, Interoperability Forum Core Team, Architecture and Interoperability Pilot, etc: OGC, ISO, etc.

• • • • • •

WMS 2.0 GMLCov for JPEG2000 1.0 GMLJP2 2.0 WCS quality extension Provenance encoding experiments Collaborating with both: – IDEC (the Catalan SDI) – IDEE (the Spanish SDI) Xavier Pons

Integraci贸 de fotos de camp en el WMS: PhotoWMS http://localhost/cgi-bin/geopictures/MiraMon.cgi?SERVICE=WMS& VERSION=1.1.1&REQUEST=GetMap&SRS=EPSG:3785& BBOX=1642325.9947330902,5903690.315667664,1789696.5852669098,5970343.404 332337&WIDTH=964&HEIGHT=436&LAYERS=alois_cyprus& FORMAT=image/png&TRANSPARENT=TRUE&STYLES=small_pictures

Xavier Pons

OWS Context Document

OGC

<href> <href>

<href>

<embbed>

<href> <href>

<href>

GML

WMTS Service

WCS Service

Geospatial file

WPS Service Xavier Pons

Integració VGI amb WFS-T

• Elaboració de portals col·laboratius web 2.0 on l’usuari pot introduir nova informació

http://opengis.uab.cat/wms/cetcat/index.htm

Xavier Pons

Dep. Ensenyament

Xavier Pons

També dades socioeconòmiques

Xavier Pons

Recordeu: Per reprendre el fil... ... Visiteu el web del CREAF i del grup de recerca, GRUMETS, en els apartats de "línies de recerca" "publicacions“ i "projectes".

O escriviu-me a: Xavier.Pons@uab.cat

Xavier Pons

www.creaf.cat Edifici C Campus UAB 08193 Bellaterra Catalonia. Spain Tel. +34 93 581 1312

Research, development and innovation