Satellitbaseret bathymetri i Grønland

Selvom udviklingen af teknologien er kommet langt, er satellitbaseret søopmåling stadig på forsøgsstadiet.

AF PHILIP SIGAARD CHRISTENSEN, GST

Igennem mange år har der været interesse for alternative metoder til søopmåling. En af de alternative metoder er måling af vanddybder fra satellit – det, der i fagsprog hedder satellitbaseret bathymetri.

Det er dog først inden for de seneste år, at udviklingen af satellitteknologien er kommet så langt, at det begynder at blive interessant at kigge på anvendeligheden af teknologien som supplement til den traditionelle søopmåling.

Det har vakt særlig interesse i Geodatastyrelsen, som i samarbejde med Forsvarets Søopmåling har ansvaret for at opmåle de grønlandske farvande. Ved at måle vanddybder fra satellit kan man dels afdække et større område langt hurtigere, og dels er det ikke nødvendigt at tage ud i felten og måle dybderne fysisk. Det vil altså være en mere omkostningseffektiv måde at indsamle data på. Dertil kommer, at der med tiden også er blevet opbygget større arkiver af satellitbilleder, hvorfra det er muligt at udvælge de bedste billeder, som kan benyttes til at bestemme vanddybden. Et af de større arkiver findes i forbindelse med Copernicus’ Sentinel 2-mission, som dækker store dele af Arktis, se faktaboks.

Pilotprojekt på vestkysten

Geodatastyrelsen har udført et pilotprojekt på Grønlands vestkyst i samarbejde med to leverandører af satellitdata for at evaluere de satellitbaserede vanddybder og anvendelsen af dem. De undersøgte områder kan ses på billede 1 og er henholdsvis: Færinge Havn, Sisimiut og syd for Anders Olsen Sund.

Det er netop disse områder, der er blevet valgt, fordi flere kriterier skulle være opfyldt. Blandt andet skulle der være både lavt og dybt vand,

Billede 1. De tre områder på Grønlands vestkyst, hvor der blev undersøgt med satellitbaseret bathymetri. Fra nord mod syd: Færing Nordhavn, Sisimiut og syd for Anders Olsen Sund.

ligesom der skulle være eksisterende dybdedata at sammenligne og kalibrere med.

Vanddybder beregnes ud fra fysik

De to leverandører estimerede vanddybderne fra en fysikbaseret model, se billede 2. Modellen beskriver, hvordan sollyset bevæger sig igennem atmosfæren og vandsøjlen, hvorefter det reflekteres fra havbunden, inden det returnerer til atmosfæren, hvor det kan måles fra satellitten.

Hvis man kan beskrive interaktionerne med miljøet korrekt, kan man estimere vanddybden. >>

Copernicus’ Sentinel 2 er en jordobservationsmission fra Copernicus-programmet, der systematisk indsamler billeder over land- og kystfarvande. Missionen opereres af ESA og leverer data til en lang række formål udover søopmåling.

De to leverandører af satellitdata er henholdsvis DHI GRAS og EOMAP GmbH & Co KG.

Billede 2. Illustration viser, hvordan sollys interagerer med atmosfæren, vandsøjlen og havbunden, hvorefter lyset kan måles ved en satellitsensor (Fra Centre for Spatial Environmental Research, University of Queensland).

Det kræver ganske vist en stor mængde arbejde at udvælge satellitbillederne, behandle dem og korrigere dybderne for tidevand.

Evaluering af resultater

I pilotprojektet blev resultaterne evalueret ud fra forskellige satellitdatakilder. Det blev testet, hvordan effekten af kalibrering med eksisterende dybdedata var. Det viste sig, at der var stor forskel på resultatet afhængig af hvilken satellit, der blev anvendt, og hvordan, metoden er implementeret. Det skyldes blandt andet, at satellitterne har forskellige specifikationer, da de er bygget til forskellige formål.

Men kalibreringen med eksisterende dybdedata havde en positiv effekt. Det kan anbefales, at man gør dette. Desuden viste pilotprojektet, at satellitbaseret bathymetri er stærkt afhængig af vejr, vind og havbundsforholdene på satellittens optagetidspunkt. Særligt i Grønland kan netop disse forhold være særligt udfordrende. Det kan derfor være svært at finde satellitbilleder, der er egnede til formålet.

Et eksempel på satellitbaseret bathymetri kan ses på billede 3. Her er dybderne estimeret ud fra et højtopløseligt WorldView-2 satellitbillede.

Ikke helt i mål, men stort potentiale

Man er kommet langt med satellitteknologien og brugen af satellitter til at bestemme vanddybderne. Der hersker ingen tvivl om, at det kun bliver mere udbredt i fremtiden.

Dog er vi ikke helt der, hvor vi kan sige, det er en valid hovedkilde til søkortproduktion. Men det er et skridt i den rigtige retning.

Satellitbaseret bathymetri vil dog allerede i dag med fordel kunne supplere den traditionelle søopmåling i forbindelse med forberedelserne, da den vil kunne anvendes til at udpege potentielle farer (som undersøiske skær) for navigationen. Dermed kan det hjælpe Søopmålingen ved Forsvaret med at prioritere fremtidige opmålingsområder.

Dette er kun nogle få eksempler. Det er ikke vanskeligt at forestille sig flere muligheder både i og uden for den marine sektor. Det kunne eksempelvis være i forbindelse med klimasikring af bebyggede områder, overvågning af olieudslip eller andre forureninger.

Billede 3. Satellitbaseret bathymetri på vestkysten af Grønland med en spatial opløsning på 2 m. Baggrundsbilledet er fra Sentinel-2.