POLSKA AGENCJA KOSMICZNA

Transkrypt

1 POLSKA AGENCJA KOSMICZNA WYKORZYSTANIE TECHNOLOGII SATELITARNYCH W TWORZENIU INFRASTRUKTURY INFORMACJI PRZESTRZENNEJ. COPERNICUS Jolanta Orlińska Departament Wojskowych Technologii Satelitarnych

2 INFRASTRUKTURA INFORMACJI PRZESTRZENNEJ Infrastruktura informacji przestrzennej jest to zespół środków prawnych, organizacyjnych, ekonomicznych i technicznych, które : Zapewniają powszechny dostęp do odniesionych przestrzennie danych oraz usług geoinformacyjnych, przyczyniają się do efektywnego stosowania geoinformacji dla wzrostu konkurencyjności gospodarki z uwzględnieniem zasad zrównoważonego rozwoju kraju, umożliwiają racjonalne gospodarowanie zasobami geoinformacyjnymi zarządzanymi przez administrację rządową i samorządową. Zasób IIP obserwacje Ziemi z pułapu satelitarnego 2

3 PROGRAM OBSERWACJI ZIEMI - COPERNICUS Copernicus: jest programem Unii Europejskiej ukierunkowanym na rozwój europejskich usług informacyjnych opartych na danych satelitarnych obserwacji Ziemi i danych pochodzących z innych źródeł. dostarcza dokładnych i aktualnych danych o szerokim wachlarzu zastosowań, łatwo dostępnych dla użytkowników w przystępnej formie udostępnia pełne dane, powszechnie i nieodpłatnie w sposób nieprzerwany (ciągły) 3

4 PROGRAM COPERNICUS - HISTORIA Copernicus (Global Monitoring for Environment and Security) Powołanie programu 1998 rok. Pierwsze komponenty programu uruchomiono w 2008 roku. Do 2013 roku całkowita kwota przeznaczona przez Komisję Europejską i Europejską Agencje Kosmiczną na program wyniosła 3.2 mld euro. 4

5 PROGRAM COPERNICUS - ORGANIZACJA Copernicus jest programem koordynowanym, zarządzanym i finansowanym przez Komisję Europejską i realizowanym przy współpracy z: krajami członkowskimi, Europejską Agencja Kosmiczną (European Space Agency - ESA), Europejska Agencja Środowiska (European Environment Agency) Europejska Organizacją Eksploatacji Satelitów Meteorologicznych (European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites - EUMETSAT), europejskimi (krajowymi) agencjami kosmicznymi i innymi (np. the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF), EU Agencies and Mercator Océan) 5

6 PROGRAMY KOSMICZNE - FINANSOWANIE Budżet programu Copernicus na lata wynosi ~ 4.3 mld euro (finansowanie w ramach składki do budżetu ogólnego UE) Program Horyzont alokacja na projekty kosmiczne ~ 1.2 mld euro na lata (największy program finansowania badań naukowych i innowacji w Unii Europejskiej) Program EOEP 5 - alokacja na projekty obserwacji Ziemi ~ 1.2 mld euro na lata (subskrypcja Polski na program 9.7 mln euro) 6

7 PROGRAM COPERNICUS - TEZY Kluczową rolę dla funkcjonowania i rozwoju programu odgrywa administracja publiczna (finasowanie i wykorzystanie). Niezbędne jest zaangażowanie sektora prywatnego zarówno w budowę segmentu kosmicznego, jak i naziemnego. Konieczne jest dostosowanie istniejącej infrastruktury segmentu kosmicznego i naziemnego do potrzeb użytkowników. 7

8 PROGRAM COPERNICUS - UŻYTKOWNICY Komisja Europejska Kraje członkowskie Regionalna i lokalna administracja (decydenci i władze publiczne - kreowanie polityk i tworzenia przepisów) Nauka Sektor prywatny Obywatele Organizacje europejskie Organizacje międzynarodowe Półwysep Antarktyczny 8

9 PROGRAM COPERNICUS - ZAKRES Copernicus dostarcza użytkownikom informacji w sześciu głównych obszarach tematycznych: monitorowanie środowiska lądowego (Land Monitoring) monitorowanie środowiska morskiego (Marine Environment Monitoring) monitorowanie stanu atmosfery (Atmosphere Monitoring) sytuacje kryzysowe (Emergency Management) bezpieczeństwo (Security) zmiany klimatu (Climate Change) 9

10 DZIEDZINY ZASTOSOWANIA DANYCH SATELITARNYCH Geodezja i gospodarka przestrzenna wykonanie i aktualizacja map cyfrowych, numeryczne modele terenu, mapy aktualnego zagospodarowania terenu, planowanie przestrzenne, kataster Badania i ochrona środowiska meteorologia i prognozowanie pogody, zmiany w środowisku naturalnym, ocena produkcji pierwotnej, ocena stanu zagrożeń i zanieczyszczeń środowiska, badania geologiczne, Rolnictwo struktura działek rolnych, system kontroli upraw, szacowanie plonów, szacowanie strat, szacowanie infrastruktury wiejskiej, rolnictwo precyzyjne, Leśnictwo inwentaryzacja lasów, ocena kondycji lasów, wykrywanie nielegalnej wycinki, wyznaczenie granicy leśno-rolnej, Sektor bezpieczeństwa monitorowanie przestrzegania międzynarodowych traktatów, pozyskiwanie informacji strategicznych, rozpoznanie pola walki, ocena działań, ocena skutków klęsk żywiołowych, Hydrologia kataster wodny, określenie stanu biologicznego środowiska wodnego, wyznaczanie obszarów narażonych na wystąpienie powodzi, wyznaczenie stref i obszarów ochronnych, 10

11 PROGRAM COPERNICUS - KOMPONENTY komponent kosmiczny infrastruktura w przestrzeni kosmicznej pozyskująca dane misje Sentinel (Europejska Agencja Kosmiczna) Komponent naziemny infrastruktura do pomiarów naziemnych stacje pomiarowe, czujniki naziemne, morskie i powietrzne (Europejska Agencja Środowiska) Komponent usługowy infrastruktura gromadzenia i udostępniania danych produkty i usługi Copernicus a 11

12 MAPA DROGOWA WYNIESIENIA SATELITÓW SENTINEL 12

13 SENTINEL-1 Operują na orbicie polarnej na wysokości 693km zapewniając niezależną od warunków pogodowych oraz pory dnia obserwację radarową w paśmie C lądów i oceanów (wyniesienia: S1A kwiecień 2014, S1B kwiecień 2016 roku, 1C i 1B w trakcie opracowania) Rozdzielczość przestrzenna 5x5m 25x100m w zależności od trybu Czas rewizyty od 1 (pokrywa lodowa na morzach, europejskie strefy przybrzeżne, trasy transportowe), 2 dni (lądy Europy i Kanady), do 6 dni (wszystkie lądy Ziemi) oraz ciągła obserwacja oceanu. Dostęp do danych - około 3 godzin (docelowo 1 godzina) 13

14 ZASTOSOWANIE ZOBRAZOWAŃ RADAROWYCH Zagadnienie: badanie wpływu osiadania terenu na budynki i infrastrukturę drogową Metoda: satelitarna interferometria radarowa - stabilnych rozpraszaczy. analiza zestawu (kilkunastu/kilkudziesięciu) obrazów SAR tego samego obszaru pozwala na detekcję niewielkich, długookresowych osiadań obiektów rzędu 1 mm/rok. Korzyści: Identyfikacja zjawiska i jego wielkości pozwala podjąć kroki w celu minimalizacji ryzyka katastrofy budowlanej lub zniszczeń. Punktowa mapa pionowych przemieszczeń terenu wykonana przy użyciu metody PSInSAR (Źródło: Satim) 14

15 ZASTOSOWANIA ZOBRAZOWAŃ RADAROWYCH Zagadnienie: monitoring zasięgu fali powodziowej Rejestracja w każdych warunkach pogodowych (zachmurzenie, opady deszczu, mgła). Oferowana rozdzielczość czasowa około: 2 dni ( kilka dni) umożliwia bieżące śledzenie sytuacji powodziowej. Rozdzielczość przestrzenna: mapa terenów zalanych kilka metrów. Korzyści: analiza pozwala określić rodzaj zagospodarowania terenów dotkniętych powodzią, oszacować wielkość zniszczeń oraz zaprojektować dalsze działania. Mapa zasięgu powodzi jaka miała miejsce w 2010 roku na rzece Wiśle (Źródło: Satim) 15

16 SENTINEL 2 Operują na orbicie polarnej na wysokości 786km Wyniesienie na orbitę: Sentinel-2A działa od czerwca 2015, a 2B wystartował 7 marca 2017 r. Dostarczają wysokiej jakości zobrazowań optycznych lądów Zastosowanie: monitorowanie upraw, klęsk żywiołowych czy stanu śródlądowych szlaków wodnych, rejestracja katastrof naturalnych Rejestracja w 13 kanałach spektralnych, w zakresie pasma widzialnego i bliskiej podczerwieni 10 dniowy czas rewizyt dla pojedynczego satelity; 5 dniowy (na równiku) dla dwóch, a na średnich szerokościach 2-3 dni obrazowanie powierzchni w pasie 290 km, z rozdzielczością przestrzenną 10, 20, 60 m z zależności od pasma, Dostęp do danych - komunikacja optyczna z wykorzystaniem EDRS (ang. European Data Relay System) wiązka laserowa skierowana do satelitów na orbicie geostacjonarnej; dostęp do danych jest możliwy w ciągu kilkunastu minut) 16

17 SENTINEL 2 - ZASTOSOWANIA Zdjęcie satelitarne wykonane przez satelitę Sentinel-2 Źródło: Satim Mapa klasyfikacji terenu (na podstawie danych Sentinel-2) (Krynica Zdrój) 17

18 SENTINEL 2 - ZASTOSOWANIA Rozrost miast Mapa pokrycia terenu Kraków Źródło: Instytut Geodezji i Kartografii Źródło: Urban Atlas Copernicus Łódź 18

19 SENTINEL 3 Operują na orbicie na wysokości 815km Wyniesienie na orbitę: Sentinel-3A poleciał w przestrzeń kosmiczną 16 lutego Sentinel-3B ma trafić na orbitę w 2017 roku, a 3C i 3D do 2021 roku. dostarczają danych dwóch rodzajów: optycznych wielokanałowych o fizycznych i biologicznych parametrach mórz i lądów oraz wysokości obserwowanych fragmentów powierzchni Ziemi Produkty: zobrazowania barwne mórz i lądów, temperatury mórz i lądów, topografia powierzchni mórz i pokrywy lodowej Pełne pokrycie powierzchni uzyskiwane jest co 4 dni (1 satelita) lub co 2 dni (dla dwóch satelitów) Stan Kalifornia, Fot. ESA Rozdzielczość przestrzenna m Półwysep Iberyjski, Fot. ESA 19

20 UDOSTĘPNIENIE DANYCH SATELITARNYCH (SENTINEL) ON LINE! >1.1 mln wytworzonych produktów > zrejestrowanych użytkowników > 8 mln produktów pobranych 1 mln produktów kwartalnie od 2017 >19 PB pobranych danych 1.5 PB miesięcznie 20

21 KOMPONENT USŁUGOWY WYZWANIA Dostępność danych środowiskowych tworzy unikalne możliwości wykorzystania ich dla celów naukowych i do praktycznych zastosowań. Jednocześnie efektywne wykorzystanie potencjału stanowi duże wyzwanie Wyzwania Różnorodność danych i źródeł danych i ich gwałtowny przyrost (Big Data) Dokładność (rozdzielczość) Wzrastająca ilość użytkowników i ich wymagania Konieczność zapewnienia dostępu do informacji i danych Liczne inicjatywy zarówno w segmencie kosmicznym jak i naziemnym 21

22 PLATFORMA EKSPLOATACYJNA Wspólne, wirtualne środowisko pracy zapewniające dostęp do danych, aplikacji, procesorów oraz zasobów technologii teleinformatycznych poprzez jeden spójny interfejs. Przybliżyć użytkownika do danych a nie dane do użytkownika 22

23 SEGMENT NAZIEMNY PLATFORMY EKSPLOATACYJNE Rodzaje platform eksploatacyjnych: Tematyczne platformy eksploatacyjne TEP dedykowane wybranym obszarom tematycznym np. sytuacje kryzysowe (aktywność sejsmiczna), obszary polarne, strefy przybrzeżne, hydrologia, urbanizacja, zalesienie itp. Regionalne platformy eksploatacyjne - REP wielotematyczne, poświęcone problemom danego regionu np. rejon Morza Bałtyckiego. Technologiczne platformy eksploatacyjne opracowanie i testowanie nowych technologii celem implementacji na platformach eksploatacyjnych Platformy poświęcone konkretnym misjom - MEP gromadzą dane i usługi dla poszczególnych misji. 23

24 PLATFORMY EKSPLOATACYJNE WYMAGANIA Zasady implementacji platform eksploatacyjnych: Wdrożenie standardów aby zapewnić interoperacyjność Wykorzystanie otwartego i darmowego oprogramowania Zaangażowanie komercyjnych dostawców usług aby zapewnić dostęp do komercyjnego oprogramowania, danych i infrastruktury Wdrożenie zasady płatności za korzystanie z zasobów (pay-per-use) w celu obniżenia kosztów oraz uniknięcia zbędnych inwestycji Zapewnienie niezależnej infrastruktury Ochrona własności intelektualnej Wdrożenie platformy z udziałem środowisk naukowych i użytkowników aplikacji Zapewnienie finansowania i utrzymania (w modelu ekonomicznie uzasadnionym) 24

25 PLATFORMA WSPÓŁPRACUJĄCA DODATKOWY DOSTĘP Collaborative Ground Segment Wielka Brytania Francj a Szwecja Finlandia Norwegia Belgia Niemcy Austri a Słowenia Włochy Grecja 25

26 REPOZYTORIUM DANYCH OBSERWACJI ZIEMI Projekt: EO INNOVATION PLATFORM TESTBED POLAND Zakres projektu: Zgromadzenie danych satelitarnych Copernicus i misje współpracujące (Sentinele, Envisat, Landsat ) Utworzenie infrastruktury opartej na technologii cloud-computing Zapewnienie narzędzia służącego wyszukiwaniu danych dostępu do danych satelitarnych przez portal internetowy możliwości opracowania dedykowanych usług API, hosting Wdrożenie systemu opłat bazującego na wykorzystaniu określonej ilości danych, czasu przetwarzania itp. - dostępny on-line 26

27 WNIOSKI Ustanowienie w Polsce sieci platform z wykorzystaniem istniejących zasobów (np. KDM komputery dużej mocy) i włączenie jej do sieci europejskiej Zapewnienie synergii pomiędzy infrastrukturą informacji przestrzennej tworzonej w ramach INSPIRE z siecią platform eksploatacyjnych i platform współpracujących (np. przetwarzanie danych, zasoby, produkty, usługi itp.) Stworzenie punktu dostępowego i informacyjnego dla administracji publicznej (poza rozwiązaniami dostępnymi komercyjnie) Uruchomienie systemu wsparcia administracji publicznej - dostęp do danych satelitarnych i ich wykorzystanie (np. system szkoleń) 27

28 DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ! Copernicus Programme: copernicus.eu Sentinel Online: sentinels.copernicus.eu CSC Data Access: spacedata.copernicus.eu ESA Sentinel app: available for ios and Android