Detectie op afstand

Remote sensing verwijst naar het verzamelen van gegevens en informatie over een fenomeen en een gebied, zonder er direct contact mee te hebben. Het is een alternatief voor in-situ observatie. Remote sensing technieken worden gebruikt op tal van gebieden, waaronder geografie, hydrologie, ecologie, meteorologie, oceanografie, glaciologie, geologie, evenals voor militaire reikwijdte, intelligentie, commerciële, economische, planning en humanitaire toepassingen.

Remote sensing-technologieën kunnen satelliet- of vliegtuiggebaseerd zijn en kunnen objecten en kenmerken van het aardsysteem detecteren en classificeren door middel van gepropageerde signalen (bv. elektromagnetische straling). Daarnaast is het gebruik van drones in opkomst door de hoge resolutie data die in korte tijd verzameld kan worden voor real-time monitoring. "Actieve" teledetectietechnieken verwijzen naar een signaal dat rechtstreeks door een satelliet of een vliegtuig wordt uitgezonden, dat door een object wordt gereflecteerd en dat op zijn beurt door de sensor wordt gedetecteerd (bv. RADAR en LiDAR), terwijl "passieve" teledetectie verwijst naar sensoren die straling kunnen detecteren die door een object of omliggende gebieden wordt uitgezonden of gereflecteerd (bv. filmfotografie, infrarood, oplaadgekoppelde apparaten en radiometers).

Onlangs is teledetectie gebruikt om het inzicht in het klimaatsysteem en de veranderingen ervan te verbeteren. Het maakt het mogelijk om het aardoppervlak, de oceaan en de atmosfeer op verschillende spatio-temporele schalen te monitoren, waardoor observaties van het klimaatsysteem mogelijk zijn, evenals om klimaatgerelateerde processen of verschijnselen op lange en korte termijn te onderzoeken, zoals ontbossing of El Niño-trends. Bovendien is teledetectie nuttig om informatie en gegevens te verzamelen in gevaarlijke (bv. tijdens brand) of ontoegankelijke gebieden (bv. ondoordringbare gebieden). Specifieke voorbeelden van teledetectietoepassingen die ook verband houden met praktijken voor aanpassing aan de klimaatverandering, zijn onder meer: (i) beheer van natuurlijke hulpbronnen, (ii) beheer van landbouwpraktijken, bijvoorbeeld met betrekking tot landgebruik, landbehoud en koolstofvoorraden in de bodem, (iii) tactische bosbrandbestrijdingsoperaties in realtime besluitvormingssystemen, (iv) monitoring van de bodembedekking en de veranderingen daarvan op verschillende temporele en ruimtelijke schalen, zelfs na een ramp, (v) beter geïnformeerd bos- en waterbeheer, (vi) evaluatie van koolstofvoorraden en de daarmee samenhangende dynamiek, (vii) simulatie van de dynamiek van het klimaatsysteem, (viii) verbetering van klimaatprognoses en meteorologische heranalyseproducten, die op grote schaal worden gebruikt voor onderzoek naar klimaatverandering.

Ten slotte kan teledetectie worden gebruikt om de waarschuwing en paraatheid te verbeteren, waardoor het ook nuttig is bij rampenrisicobeheer. Geografische informatiesystemen (GIS) die gebruikmaken van satelliettechnologie kunnen worden gebruikt voor de ontwikkeling van systemen voor vroegtijdige waarschuwing en prognoses om het risico op klimaatgerelateerde rampen te verminderen en te beheren (d.w.z. betere voorspelling van cycloon- en overstromingssporen, droogte, brand) en om te helpen voorbereid te zijn op acties. Remote sensing-technologie kan ook nuttig zijn voor het detecteren van schade na rampen, op basis van vergelijkende analyse van afbeeldingen voor en na rampen. Gegevens en informatie over teledetectie zijn ook nuttig voor hulpverleners.

Er bestaan in Europa en de rest van de wereld diverse programma's en initiatieven om het gebruik en het delen van gegevens op afstand te stimuleren. Copernicus is het aardobservatieprogramma van de EU dat wordt gecoördineerd en beheerd door de Europese Commissie. Het bestaat uit een complexe verzameling systemen die gegevens uit meerdere bronnen verzamelen: aardobservatiesatellieten en in-situsensoren zoals grondstations, sensoren in de lucht en op zee. Copernicus verwerkt deze gegevens en verstrekt gebruikers informatie via een reeks diensten die betrekking hebben op zes thematische gebieden: land, zee, atmosfeer, klimaatverandering, noodbeheer en veiligheid. Copernicus Climate Change Service (C3S) levert diensten op het gebied van klimaatverandering die het Europese klimaatbeleid en -maatregelen ondersteunen en bijdragen aan de opbouw van een Europese samenleving die veerkrachtiger is in een door de mens veroorzaakt veranderend klimaat. Het Global Earth Observation System of Systems (GEOSS) is een reeks gecoördineerde, onafhankelijke aardobservatie-, informatie- en verwerkingssystemen die toegang bieden tot informatie voor de publieke en private sector. Het GEOSS-portaal biedt één enkel toegangspunt tot internet voor gebruikers die op zoek zijn naar gegevens, beeldmateriaal en analytische softwarepakketten die relevant zijn voor alle delen van de wereld.

Remote sensing wordt gebruikt om kennis- of zelfs beslissingsondersteunende systemen voor gerichte gebruikers te produceren (bv. beoefenaars die betrokken zijn bij rampenrisicobeheer, stedenbouwkundigen, landplanners, landbouwers enz.). De betrokkenheid van eindgebruikers als belanghebbenden bij het hele proces van het ontwerpen en creëren van kennis en producten is essentieel om output te produceren die echt wordt gebruikt en nuttig is, volgens het coproductieparadigma.

Remote sensing technieken, en met name satellietbeelden, zijn al met succes gebruikt in een breed scala van klimaatverandering gebieden, zoals voor: (i) het onderzoeken van mondiale temperatuurtrends, zowel aan het oceaanoppervlak als in de atmosfeer, (ii) het opsporen van veranderingen in zonnestraling die van invloed zijn op de opwarming van de aarde, (iii) het monitoren van aerosolen, waterdampconcentratie en veranderingen in het neerslagregime, (iv) het bestuderen van de dynamiek van sneeuwuitbreiding en ijsbedekking, (v) het monitoren van veranderingen op zeeniveau en kustwijzigingen, (vi) het monitoren van de vegetatiestatus en -verandering, (vii) het monitoren van watervoorraden en effecten als gevolg van droogte en droge perioden, (viii) het monitoren van brandgebeurtenissen en brandemissies, (ix) het voorspellen van rampenrisico, zoals cycloon, overstromingen en droogte, (x) het begeleiden van besluitvormingsprocessen inzake aanpassing aan klimaatverandering. Het gebruik van teledetectiegegevens evolueert snel, zowel wat de beschikbare technieken als de resolutie betreft, en andere toepassingen die relevant zijn voor de aanpassing aan de klimaatverandering zullen naar verwachting in de volgende toekomst ontstaan.

Er is echter enige bezorgdheid geuit over het gebruik van teledetectie. Het bestuderen en monitoren van klimaatverandering vereist lange termijn tijdreeksen van waarnemingen, terwijl satellietgegevens vaak beschikbaar zijn voor korte termijn. Bovendien kunnen sommige onzekerheden en vervormingen van ontvangen beeldkaders als gevolg van trillingen en turbulentie worden afgeleid door vertekeningen in sensoren en retrieval-algoritmen, dus het gebruik van satellietobservaties in klimaatveranderingsstudies vereist een duidelijke identificatie van dergelijke beperkingen. Andere mogelijke beperkingen zijn: i) hoge kosten voor het verkrijgen van hogeresolutiegegevens van luchtvaartuigen en drones; ii) in sommige gevallen beperkte toegang tot de benodigde technologieën als gevolg van kosten of beperkingen op het gebied van vaardigheden; iii) tijdelijke discontinuïteit van vliegtuig- en satellietgegevens; terwijl het eerste bijzonder duur kan zijn en daarom voor een beperkt aantal onderzoeken beschikbaar is, wordt het tweede met vaste tussenpozen verzameld, afhankelijk van de retourtijd per satelliet.

Directe landwaarnemingen zijn doorgaans beperkt in de ruimtelijke dekking, terwijl teledetectietechnieken het mogelijk maken om op grotere schaal toezicht te houden. Satellietgegevens hebben een brede dekking, multitemporele en multispectrale capaciteit en bieden gegevens en informatie over klimaatverandering voor uitgebreide gebieden. Dit maakt verbeteringen mogelijk in het begrijpen van het klimaatsysteem, het bestuderen en voorspellen van het effect van klimaatverandering op ecosystemen en het monitoren van de effectiviteit van geïmplementeerde aanpassingsmaatregelen.

Remote sensing maakt het ook mogelijk om gegevens te verzamelen in gevaarlijke of ontoegankelijke gebieden, zonder verstoring van de site, en biedt frequente updates. Data-acquisitie is vaak goedkoper en sneller dan het direct verzamelen van data uit de grond. Daarnaast zorgt het gebruik van drones voor flexibiliteit in tijd- en ruimtebewaking en het voordeel dat er geen menselijke risico's zijn.

De prijs van satellietbeelden varieert afhankelijk van de ruimtelijke resolutie. Archiefbeelden met lage resolutie (> 10 m) zijn meestal gratis, terwijl prijsstijgingen van 1 tot 8 $ per km ² overgaan van een resolutie van 5-10 m naar een resolutie van 0,3-1 m (prijzen van 2019; zie bijvoorbeeld Geocento). De kosten zijn iets hoger voor foto's gemaakt door vliegtuigen en drones; deze laatste kan komen tot een resolutie < 0.05 m. Natuurlijk stijgen de prijzen als aangepaste afbeeldingen nodig zijn. Er zijn ook middelen nodig om gegevens te verwerken en toepassingen te ontwikkelen. Tot slot zijn er voldoende vaardigheden en capaciteit nodig voor het gebruik van teledetectiegegevens.

De implementatietijd verwijst naar gegevensverwerking en het leveren van definitieve kennis of producten. Het hangt sterk af van de specifieke reikwijdte en het gebruik van teledetectietechnieken, het niveau van de beschikbare vaardigheden, de beschikbaarheid van de benodigde instrumenten en de samenwerking tussen de verschillende betrokken belanghebbenden.

Het gebruik van teledetectietechnieken voor het bestuderen van klimaatverandering en het ondersteunen van de vaststelling van maatregelen voor mitigatie van en aanpassing aan klimaatverandering kan zowel op korte als op lange termijn worden uitgevoerd.