Aplicații de teledetecție

Laboratorul de Teledetecție și GIS este unul din cei mai importanți realizatori și furnizori de produse și servicii geospațiale pentru aplicații de mediu din România. Laboratorul este specializat în aplicații de monitorizare a mediului folosind cele mai noi tehnologii pentru prelucrarea imaginilor satelitare și a fotografiilor aeriene. Produsele obținute prin prelucrarea imaginilor satelitare sunt stocate în baze de date georeferențiate și integrate în Sisteme Informatice Geografice pentru analize spațiale avansate. Echipa este formată din ingineri, specialiaști în calculatoare, geografi, geologi, cartografi și fizicieni.

Domeniile de activitate includ:

• Dezvoltarea de metode și metodologii pentru extragerea de parametri utili din datele furnizate de platformele satelitare (existente sau care vor fi operaționale în viitorul apropiat) în aplicații de agrometeorologie, hidrologie, climatologie, suprevegherea zonelor cu impact antropic;
• Elaborarea și implementarea de Sisteme Informaționale Geografice (SIG), bazate pe date cartografice și de teledetecție, pentru gestionarea resurselor naturale (climatice, agrometeorologice, hidrologice).
• Utilizarea SIG și a tehnicilor de teledetecție în vederea determinării rezervelor de apă stocate în stratul de zăpadă, în sezonul iarnă-primavară în bazinele montane aferente marilor lacuri de acumulare din România (exemplu: Argeș – închidere lacul Vidraru, Bistrița – închidere Lacul Izvorul Muntelui, Lotru – închidere Lacul Vidra și Doftana – închidere Lacul Paltinu, etc);
• Dezvoltarea de sisteme dedicate bazate pe tehnologii de teledetecție și SIG pentru monitorizarea fenomenelor meteorologice și hidrologice periculoase (inundatii, secete, incendii de pădure, poluări accidentale, etc);
• Dezvoltarea și testarea de metode și algoritmi de fuziune a datelor spațiale provenite de la diferite surse de date (sisteme de teledetecție, documente cartografice, sisteme de observare terestră, etc.);
• Realizarea de hărți digitale actualizate ale acoperirii/utilizarii terenului, de spațio-hărți și diferite hărți tematice, pe baza datelor satelitare;
• Elaborarea de algoritmi și metode de spațializare a informatiei geospațiale;
• Dezvoltarea de infrastructuri de date geospațiale folosind informații satelitare și straturi SIG;
• Implementarea de servicii web de date geospațiale;
• Crearea de interfețe cu utilizatorii;
• Modernizarea și perfecționarea sistemelor hardware și software de prelucrare, analiză și interpretare a datelor geospațiale.

Monitorizarea inundațiilor

În ultimii ani România s-a confruntat cu numeroase episoade de inundație ale căror efecte s-au simțit puternic în plan economic și social. Pentru viitorul apropiat scenariile de schimbări climatice prevăd o creștere a fenomenelor meteorologice extreme și, implicit, a inundațiilor. Servicul SIGUR, realizat în colaborare de Agenția Spațială Română (ROSA), Administrația Națională de Meteorologie (Meteo România), Institutul Național de Hidrologie și Gospodarirea Apelor (INHGA), Centrul Român pentru Utilizarea Teledetecției în Agricultură (CRUTA), Universitatea Politehnica București (UPB) și Advanced Studies and Research Center (ASRC), are drept scop producerea de materiale grafice, cartografice și statistice folosind  datele provenite de la diferitele platforme satelitare. Diferite tehnici de procesare (clasificare, georeferențiere, filtrare, fotointerpretare etc.) sunt utilizate pentru a combina datele satelitare optice și radar în vederea identificarii, delimitării și caracterizării zonelor afectate de inundații. Informațiile astfel obtinute sunt utilizate în conjuncție cu datele geospațiale existente (rețele de comunicație, localități, hidrografie, puncte de interes, toponimie etc.) pentru a obține setul final de produse cartografice. Integrate în mediu SIG și combinate cu rezultatele simularilor hidrologice, aceste produse își dovedesc utilitatea în înțelegerea impactului generat de un episod de inundații și corecta estimare a pagubelor.

Urmatoarele aspecte, strâns legate de datele satelitare, au fost luate în considerare când s-au definit specificațiile serviciului de cartografiere rapidă a inundațiilor:

Oferă informații calitative pentru areale întinse, de cele mai multe ori imposibil de obținut prin mijloace tradiționale;
Rezoluția temporală a datelor variază de la ordinul minutelor la cel al săptămânilor;
Rezoluția spațială variază și ea de la ordinul centimetrilor la cel al kilometrilor;
Cantitatea de informație utilă crește proporțional cu rezoluția spectrală a imaginilor;
Datele optice vor fi întodeauna afectate de acoperirea cu nori;
Imaginile radar sunt extrem de utile dar, în același timp, sunt destul de scumpe și dificil de procurat.

Alegerea tipului de imagini satelitare folosit pentru monitorizarea inundațiilor se face ținând cont de aceste aspecte, de dimensiunea evenimentului și de resursele financiare/umane avute la dispoziție. Fluxul de producție a fost complet optimizat, produsele finale fiind livrate după 8 – 24 ore de la achiziționarea imaginilor de către senzor, timpii reali de procesare a imaginilor fiind de aproximativ 1 – 2 ore. Diferența o reprezintă timpul de procesare primară a datelor și cel de transfer, operațiuni realizate de către operatorul platformei satelitare. Serviciul a generat sute de produse cartografice pentru episoadele de inundație ce au afectat România în 2005 (Banat, Moldova), 2006 (Lunca și Delta Dunării), 2008 și 2010 (Moldova). Produsele au fost rapid distribuite către factorii de decizie, atât în formă tipărită cât și în formă digitală, prin intermediul unor site-uri web special proiectate.

Monitorizarea stratului de zăpadă

A fost realizat un sistem de estimare și monitorizare a stratului de zăpadă, extindere, adâncime și continutul îm apă pe bazine hidrografice, utilizând imagini satelitare optice de rezoluție medie (MODIS, SPOT VGT).

Monitorizarea calității aerului

În iunie 2003 Comisia Europeana a lansat Strategia privind Mediul și Sănătatea, document ce propune o abordare integrată ce implică stransa colaborare între domeniile relevante, și anume sănătate, mediu și cercetare. Astfel, valoarea adăugată constă în dezvoltarea unui Sistem la nivelul Comunității ce integrează informația privind starea mediului, sănătatea ecosistemului și sănătatea umană. Efectele stării mediului asupra grupurilor vulnerabile reprezintă un aspect căruia i se acordă o mare atenție.

AIR-AWARE reprezintă un sistem pilot de prognoză a poluării aerului, evaluarea impactului acesteia asupra stării de sănătate a populației și avertizarea factorilor responsabili, în corelare cu planurile de dezvoltare urbanistică pe termen scurt, mediu şi lung în zona București.

De asemenea, sistemul AIR-AWARE constituie un instrument deosebit de util ce permite luarea deciziei, având o bază complexă de informații deterministe georeferențiate pentru documentarea, prevenirea și diminuarea pericolului de degradare cronică și accidentală a calității aerului, atât în beneficiul populației cât și al mediului. Reunirea într-un singur sistem: monitorizarea, prognoza, studiul impactului, aplicarea și planificarea în domeniul calității aerului, conduce la crearea unui instrument al dezvoltarii durabile în managementul calității aerului în mediul urban.

Dezvoltarea sistemului AIR-AWARE a fost realizată în cadrul proiectului desfașurat în perioada 2005-2008, co-finanțat de Uniunea Europeană prin intermediul Instrumentului Financiar LIFE-Mediu. Laboratorul de Teledetecție și GIS a fost responsabil de implementarea componenetei on-line a sistemului.

Interfața sistemului a fost concepută în concordanță cu nevoile utilizatorilor și pentru a crea un mediu prietenos de gestiune a informațiilor geospațiale. În funcție de privilegii, utilizatorii autentificați în sistem pot:

• Accesa, vizualiza, interoga și analiza pe criterii spațiale baza de date a proiectului;
• Consulta în timp cvasi-real produse grafice, cartografice și multimedia realizate special pentru gestiunea calității aerului în București (Ex: hărți cu distribuția concentrațiilor de poluanți, evoluția lor spațială și temporală);
• Emite averizări și recomandă măsuri pentru îmbunătățirea calității aerului și limitarea efectelor nocive asupra populației.

Infrastructuri de date spatiale pentru aplicatii meteorologice

Existența și disponibilitatea geo-informației de înaltă calitate, rapid accesibilă, sigură și protejată reprezintă baza unui sistem decizional rațional. Recenta directivă europeană INSPIRE (Infrastructure for Spatial Information in Europe – http://www.ec-gis.org/e-esdi/) are ca scop armonizarea informației geospațiale între țările europene la nivel local, regional și național. Laboratorul de Teledetecție și GIS a inițiat dezvoltarea unui cadru de lucru interoperabil pentru gestionarea informațiilor meteorologice care să contribuie la realizarea unei infrastructuri naționale de date spațiale în conformitate cu prevederile inițiativelor europene în domeniu.