Drone-baseret remote sensing i arktisk økologi Signe Normand

Relaterede dokumenter
Drone-baseret remote sensing af arktisk. vegetation

Specialemuligheder ved Økoinformatik & Biodiversitet (ØKOINF)

Tilgroning af lysåbne. naturtyper i Danmark af metoder vha.. remote sensing. Thomas Hellesen, phd. stud. Skov og Landskab, KU, LIFE.

Satellitbilleder. Demonstration af satellitbilled-typer og deres anvendelse i forskning og undervisning

GRAS. GRAS profil UDVINDING AF GEODATA FRA SATELLITBILLEDER OG FLYFOTOS - KOBLING MELLEM REMOTE SENSING OG GIS

Specialemuligheder ved Økoinformatik & Biodiversitet (ØKOINF)

Overvågning af habitater ved hjælp af LiDAR baserede højdedata. Peder K. Bøcher Økonformatik & Biodiversitet Aarhus Universitet

Perspektiverne for brug af satellitbilleder til kortlægning i det offentlige FOTdanmark 30-okt Rasmus L Borgstrøm GIS & RS specialist, DHI GRAS

Kortlægning fra doner, fly og satellit IDA workshop 4. maj Lars Boye Hansen, Senior project manager, DHI GRAS

Byudvikling, klimaændringer og oversvømmelsesrisiko

GIS. IKONOS. Hyperion.

Integrering af feltbesigtigelse og billedbaseret information til overvågning af danske kysthabitatnaturtyper

Gradueret planteværn på basis af droneoptagelser Jesper Rasmussen Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet, KU

Om InfinIT

AARHUS UNIVERSITET DCE RÅDGIVNINGSPANEL AUGUST 2015

Droner et fotogrammetrisk alternativ til landmåling

Danmarks Klimacenter DMI, Trafikminsteriet. Danmarks vejr og klima i det 20. århundrede VEJRET. Nr ÅRGANG September 2001 (88)

Nordkystens Fremtid. Forundersøgelser. Topografisk survey GRIBSKOV KOMMUNE

Oversigt over Landsforsøgene 2014

PRÆCISIONSLANDBRUG MED DRONER. Januar 2016

5. Indlandsisen smelter

ANVENDELSE AF DRONER I LANDBRUGET Agronom Robert Nøddebo Poulsen SpectroFly ApS

Satellitdata til landbruget Skaber det værdi eller er det varm luft?

Ph.d. titel: Spatiotemporal landskabsdynamik mellem landbrug og naturarealer i Danmark: Geospatiale modeller og geografiske informationssystemer (GIS)

Diverse vedr. arktisk forskningsinfrastruktur ved Københavns Universitet og arktiske feltaktiviteter i

Remote Sensing. Kortlægning af Jorden fra Satellit. Note GV 2m version 1, PJ

Hvad kan man med satetellitdata i dag? Torsten Bondo, DHI Gras Lars Byrdal Kjær, Teknologisk Institut

Diverse vedr. arktisk forskningsinfrastruktur og logistik ved Københavns Universitet. Morten Rasch og Jørgen Peder Steffensen Københavns Universitet

Droner (UAS) - er det, det nye sort? Af Morten Sørensen mmks@niras.dk Projektleder Informatik, NIRAS A/S

5. Indlandsisen smelter

Future Cropping - dronebilleder giver vigtige informationer i hele vækstsæsonen. Jesper Rasmussen Institut for Plante- og Miljøvidenskab (PLEN)

Notat vedr. interkalibrering af ålegræs

SPEKTRAL LYSDÆMPNINGSMODEL FOR 2 GRØNLANDSKE FJORDE

Challenges for the Future Greater Helsinki - North-European Metropolis

Udvikling i udvalgte parametre i marine områder. Udvikling i transport af nitrat på målestationer

10. Lemminger frygter sommer

Effekten af pingere og lukkede områder for marsvinebestanden i de indre danske farvande

Etnobotanik, smartphones og kampen mod illegal tømmerhugst Ida Theilade

Bilag 9: Dækningsberegninger (DVB-H)

5T Projektet Together To Twenty Ton in RAPPORT MED FORSØGSDATA OG RESULTATTABELLER REPORT WITH TRIAL DATA AND TABLES OF RESULTS

Application of High- resolution LiDAR-derived DEM in Landslide Volume Estimation

Den sårbare kyst. 28 TEMA // Permafrosten overrasker! Af: Mette Bendixen, Bo Elberling & Aart Kroon

Marsvin i Vestgrønland den ukendte hval

Levering på bestillingen Markforsøg med efterafgrøder. Etableringstidspunktets betydning for dækningsgrad

Et øje i det høje DRONER - ET ØJE I DET HØJE

Specialemuligheder ved Økoinformatik & Biodiversitet (ØKOINF)

Notat. HOFOR HOFOR - VANDLØB 2016 DVFI, vegetation og fisk INDHOLD. 1 Baggrund Resumé Udførte undersøgelser... 4

Forskere tog fejl: Den grønne planet set fra oven FAKTA

Datadeling Klik i menulinjen,

Perspektiver i anvendelse af hydrologisk data assimilation (HydroCast)

Remote Sensing til estimering af nedbør og fordampning

KORTLÆGNING AF DET FAGLIGE LANDSKAB PÅ BIOS

Multifunktionelle jagtlandskaber (reguleringsmæssige incitamenter for flersidige driftsformer)

Droner ukrudt og sorters konkurrenceevne. Jesper Rasmussen

Ny viden til forbedring af retentionskortlægningen

Baggrunden for min Ph.d.

Styrelsen for Vand- og Naturforvaltning

Miljø Samlet strategi for optimal placering af virkemidler

Kortlægning af landskabselementer gennem remote sensing


DARK DIVERSITY I NATURFORVALTNINGEN

Om forbindelsen. Klimatilpasset VVM redegørelsen for en kommende Femern Bælt forbindelse. Miljøeffekter. Tunnel alternativ. Midlertidige.

Dansk biodiversitet set i en europæisk (og global) biogeografisk sammenhæng

Novana-Pilotprojekt. Klittyperne 2130, 2140 og 2190 i Nordjyllands Amt

ش شàâëfiقâ ق صââطâµ ش µàêس ش ش î éشêس ëâ Verticillium dahliae êëسà طش

NYE METODER TIL KORTLÆGNING AF BIODIVERSITET

Satellitter og kortlægning fra rummet

Nitrat retentionskortlægningen

Brug af Satellit data til redegørelse af natur og landskab

Forsøgsgreenen i Mogenstrup -

Miljøindsatsen i Arktis 2013 Aktiviteter støttet af ordningen for Miljøstøtte til Arktis - DANCEA

Notat vedr. tidlig såning af vintersæd i Landovervågningen

Planer for indsamling af refraktion- og refleksion-seismiske data i Arktis. Trine Dahl-Jensen GEUS

EcoServe: Økosystem funktioner og services af biodiversitet i græsmarken. Jørgen Eriksen Institut for Agroøkologi Aarhus Universitet

Kvælstofdeposition og NOVANA

Nyt fra satellitternes fagre verden

Opskalering og potentiale for implementering

artikel SUSTAINGRAPH TEKNISK ARTIKEL

Danmarks Højdemodel, DHM/Punktsky

Ændring i den relative vandstand påvirker både natur og mennesker ved kysten. Foto: Anne Mette K. Jørgensen.

Klassifikation af spinatfrø prøver

Arktiske Forhold Udfordringer

Stenrev som virkemiddel:

RÅSTOFKORTLÆGNING RAPPORT NR SAND, GRUS, STEN. Svogerslev, Roskilde Kommune

Akvatisk Biologi. Etableret i 2013 ved sammenlægning af de to gamle afdelinger Plantebiologi og Marin Økologi.

Om at drage konklusioner ud fra case studier vigtigheden af udvælgelse

Mulig anvendelse af citizen science data til at bestemme ændringer i sandsynlighed for forekomst

Årsrapport 2017 for projektet:

Feltrapport elektro iskeri i Ovnstrup Bæk, Vendsyssel.

Styring efter Værdi for patienten. - Hvordan kan sundhedsdata komme i spil?

STATUS FOR DCE - NATIONALT CENTER FOR MILJØ OG ENERGI

Kan droner bruges i økologisk planteavl? Jesper Rasmussen (jer@plen.ku.dk) Institut for Plante og Miljøvidenskab, KU

Erfaringer med dannelse af markvildtlav

Vandrammedirektivet og udfordringer for det danske ferskvandsmiljø (vandløb og søer)

Tekniske udfordringer i ny 3D afgrænsning af 402 grundvandsforekomster og tilknytning af boringer og indtag

Hyacints Perspektiver set fra to slutbrugere

Hvordan kan høj produktion og naturkvalitet forenes?

INTELLIGENT UDNYTTELSE AF RANDZONER

Hindsgavl september 2014

Polar DTU Center for polare aktiviteter

Transkript:

Drone-baseret remote sensing i arktisk økologi Signe Normand UAS4Ecology Lab, Økoinformatik og Biodiversitet, & Arctic Research Center Institut for Bioscience, AU Foto: Normand-Treier & Lærke Stewart

Drone økologi spørgsmål Anvendelse af droner til økologisk forskning 1 Hvad? Hvor? Hvorfor? Dynamik? Kortlægge arter & miljø Monitere arter & miljø Forstå Forudsige Photos: Normand-Treier, 1) Koh LP, Wich SA 2012 Trop Conserv Sci, Ogden 2013 BioScience, Anderson & Gaston 2013 Front Ecol Environ

Arktis i forandring stor skala Forandringer fra 1982-2010 Sommer opvarmning Ændring i produktivitet Hvad ligger der bag ændringerne på stor skala? c. 8x8 km pixels pixel 8x8 km www.climate.gov Guay et al 2015 http://daac.ornl.gov

Arktis tundra i forandring lille skala Observerede forandringer Øget dækningsgrad 1987 2009 pixel 8x8 km? Øget højde Ekspansion og rekrutering Sturm et al. 2001 Nature, Myers-Smith et al. 2011 Ambio, Elmendorf et al. 2012 Nature Climate Change

Arktis tundra i forandring Droner bygger bro Formål: forbinde viden om arter og deres omgivende miljø på tværs af skala pixel 8x8 km? Foto: Normand-Treier, Figur: Signe Normand

Drone økologi i Grønland eksempler Eksempler på drone økologiske studier der bidrager til at: Kortlægge og forstå fordelingen af: arter og deres dækningsgrad funktionelle træk (fx. højde, veddensitet, vedanatomi) demografiske parametre (fx., vækst, rekrutering)? Etablere baseline og kombinere data på tværs af skala: monitere og forstå ændringer over tid opskalere lokale økologiske observationer til landskabs- og regional skala vha. satelitter og droner

Drone økologi i Grønland ekspeditioner 2014 2016 Fire forskningsekspeditioner 2014-2016 Til 11 steder med, forskel i: Klima Graden af observerede stor-skala ændringer browning/greening -1982-2012 2015 2015 2015 Guay et al 2015 http://daac.ornl.gov

Data indsamling skematisk repræsentation Fastvinget drone: ebee RTK, areal 350x900m RGB ca. 2x2cm Mulitspektral, seqouia, ca. 7x7cm Thermisk ca. 12x12cm Rotorbaseret drone: mikrokopter, areal 40x100m RGB ca. 0,5x0,5cm Nærinfrarød, ca. 0,5x0,5cm Mulitspektral, RedEdge, ca. 1,5x1,5cm 1 gimms3g pix, 8x8km 1 Modis pix, 500x500m Ground truth billeder: 50x50cm; 2m-radius RGB Nærinfrarød hyperspektral refleksion (artsspecifik, generelt) med reflektionspanel 1 Landsat pix, 30x30m Økologiske målinger & GNSS 1 worldview3 pix, 1.5x1.5m Figur ikke målfast, skematisk repræsentation

Data indsamling design 25 cirkler af 2m radius 10 nøjagtigt opmålte kontrolpunkter & reflektionspanel 10 vegetations kontrolpunkter 50x50cm

Hvilke økologiske data indsamler vi? Plantesamfund antallet af plantearter dækningsgrad, højde hyperspekral refleksion Miljøparameter fugtighed, ph, hældning Vedprøver Vækst, rekruttering Vedanatomi Blad størrelse & tykkelse Genetiske prøver Foto: Sigrid Nielsen, Normand-Treier

Drone økologi i Grønland eksempler Eksempler på drone økologiske studier der bidrager til at: Kortlægge og forstå fordelingen af: arter og deres dækningsgrad funktionelle træk (fx. højde, veddensitet, vedanatomi) demografiske parametre (fx., vækst, rekrutering)? Etablere baseline og kombinere data på tværs af skala: monitere og forstå ændringer over tid opskalere lokale økologiske observationer til landskabs- og regional skala vha. satelitter og droner

Kortlægge fordelingen af arter & dækningsgrad? Ja! Vegetationsklassifikation baseret på RGB & nærinfrarød RGB Artsspecifik klassifikation 3 klasser Klassifications accuracy for 3 klasser: buske self-training 96,6% anden vegetation andet training på tværs af 12 billeder: 81,1% Tester standardisering & transferabilitet med 108 prøvefelter langs gradienter Kolyaie et al. in prep.

Kortlægge dækningsgraden af buske? RGB NDVI NIR RED NIR+RED DSM NDRE NIR RE NIR+RE Madsen et al. in prep.

KS_01-1 KS_01-2 KS_02-1 KS_02-2 SI_01-1 SI_01-2 SI_02-1 SI_02-2 SI_03-1 SI_03-2 SI_04-1 SI_04-2 TQ_01-1 TQ_01-2 TQ_02-1 TQ_02-2 TQ_03-1 TQ_03-2 TQ_04-1 TQ_04-2 Kortlægge dækningsgrad af buske? Funktion? Ja! Gennemsnitlig accuracy : 94% på tværs af 20 områder Foreløbigt resultat! variation og NDVI relateret til funk. træk. Ortomosaik; ca. 40x80 m Variation in dækningsgrad på tværs af 20 områder 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Madsen et al. in prep. Shrub Non-shrub Ground

Etablere baseline? Byggebro på tværs af skala Ja! Droner kan bidrage til at etablere vigtig baseline Foreløbigt resultat! Drone og Landsat NDVI korreleret Yderligere eksempel, ortomosaik; ca. 40x80 m Buske Anden vegetation, græs m.m. Sten, barjord Madsen et al. in prep.

Etablere baseline? Byggebro på tværs af skala Eksempel på indsamlet data! Droner og worldview 3 data fra Nordgrønland Område m. worldview 3 optagelser 2016 Station Nord & Villum Research Station Lejr i dal nær Rømersø Nær bunden af Danmarksfjord

Worldveiw 3 & RGB ortomosaik Danmarks fjord Worldveiw 3 Worldveiw 3 RGB Ortomosaik

Worldveiw 3 & ortomosaik Danmarks fjord RGB Ortomosaik Termisk DSM

Worldveiw 3 Skydække nær Rømersø

RGB ortomosaik Skydække nær Rømersø

vegetation classification species level

Drone økologi potentiale & udfordringer Bidrager til, at: Kortlægge og forstå fordelingen af arter og deres function Monitor og forstå ændringer over tid Økologiske spørgsmål er komplekse og miljøvariationen høj: stiller krav til mange uafhængige prøvefelter & overflyvninger design: random, stratified random (ecological gradient), remote areas, collection under optimal conditions not possible, øger behov for standardising og transferabilitet

Tak Urs Treier, Samira Kolyaie, Bjarke Madsen, Sigrid Nielsen, Margrete Christiansen, Thea Kristiansen, Lærke Stewart, Jacob Nabe-Nielsen, Peder Klith Bøcher Arctic Research Centre Foto: Normand-Treier

UAS4Ecology Lab Nuværende sensorer i UAS4Ecology Lab Consumer cameras (original and modified) high spatial/low spectral resolution Canon EOS 100D; 18MP (RGB and NIR > 830nm) Sony Cyber shot WX; 18,2MP (RGB) Canon G9X 20MP (RGB) Specialised sensors (complex & expensive) specific narrow spectral bands (one to many) MicaSense RedEdge (RGB, RE, NIR) Parrot Sequoia (RG, RE, NIR) SenseFly ThermoMap (IR) FieldSpec HandHeld 2 PRO (VNIR, 325-1075nm) complexity & price Fremtidige indkøb UAS4Ecology Lab Specialised sensors (very complex & expensive) resolution high, data processing complex Hyperspectral imaging sensors, LiDAR, e.g. Photonfocus, Ximea, Rikola e.g. YellowScan, Routscene

Kortlægge fordelingen af arter & dækningsgrad? Artsspecifik klassifikation 3 klasser Klassifications accuracy for 3 klasser: self-training: 96,6% training på tværs af 12 billeder: 81,1% buske Anden vegetation Andet

Kortlægge fordelingen af arter & dækningsgrad? Plot 386 Accuracy: 96% for 3 classes??% at species level

Challenge difficult terrain, adaptive flight plan RGB NDVI DSM 354 m a.s.l. NDRE 308 m a.s.l. Slope 40