Ympäristöhallinnon paikkatieto- ja kaukokartoitusjärjestelmät

Transkriptio

1 Ympäristöhallinnon paikkatieto- ja kaukokartoitusjärjestelmät Timo Pyhälahti, Yrjö Sucksdorff, Riitta Teiniranta, Pekka Härmä, SYKE/TK/GEO Ympäristötiedosta liiketoimintaa työpaja Geoinformatiikka- ja alueidenkäyttöyksikkö (GEO) SYKEn Tietokeskuksen (TK) GEO-yksikkö palvelee koko valtion ympäristöhallintoa t Alueidenkäytön, paikkatiedon ja kaukokartoituksen ryhmät: ALU: Alueidenkäytön tietojärjestelmien kehittäminen ja ylläpito Tutkimus, seuranta, aineistot ja sovellukset GIS: Vastaa ympäristöhallinnon paikkatietoinfrastruktuurista Aineistot kunnossa, järjestelmät, tuki, Aineistojen jakelu ulospäin (ympäristöhallinnon internet-palvelimella ilmaisia aineistoja keväällä 2008) KK: Kehittää ja ylläpitää operatiivisia kaukokartoitussovelluksia ympäristön seurannan tueksi osallistuu tutkimusprojekteihin ja tuottaa palveluita Yhteistyössä mm. IL, VTT, METLA, Rahoitus YM, TEKES, AKATEMIA, EU, ESA N. 30 henkilötyövuotta/vuosi 1

2 GEO paikkatietotoiminnot (GIS) Paikkatietoinfrastruktuurin kehittäminen ja ylläpito Keskeiset paikkatietoaineistot ovat koko hallinnon käytössä hankinta, ylläpito, tekemisen koordinointi, ohjaus jne hallinnon omat keskeiset tietokannat : Natura2000, suojelualueet ja ohjelmat, kaavoitus, hydrologia jne. ulkopuolisten keskeiset tietokannat hankittu ja muunnettu yhteensopiviksi hallinnon omien kanssa: peruskartat, kiinteistörajat, hallinnolliset rajat jne. Yhtenäiset ohjelmistot koko hallinnossa: GIS-käyttöliittymä, sovelluskohtaiset käyttöliittymät, www-pohjainen käyttöliittymä y GIS-tietokantojen ja ohjelmistojen ylläpito, päivitys, käytön tuki koko valtion ympäristöhallinnolle projekteihin osallistuminen asiantuntijoina hallinnon sisäiset, kansalliset ja kansainväliset, vientiprojektit Paikkatietoaineistot SYKE ylläpitää hallinnon yhteisiä paikkatietoaineistoja Kattavat koko Suomen Koko ympäristöhallinnon käytössä ä GIS-ohjelmien kautta Tarvittavien hallinnon ulkopuolisten aineistojen hankinta Hallinnon omat aineistot vektori-/rasteriaineistoja yleisin vektoriaineistojen digitointimittakaava 1: Aineistojen tuotanto alueellisissa ympäristökeskuksissa Valtakunnallisten aineistojen kokoaminen SYKEssä Päi it k k i k t d Päivitys kaksi kertaa vuodessa Palvelut ja tuotteet > tietojärjestelmät ja - aineistot > paikkatietoaineistot 2

3 Natura2000 Valtioneuvoston päätösten ja , , , (Suomen ehdotus NATURA 2000 verkostoksi) mukaiset kohteet ~ 1780 kohdetta Luonnonsuojelualueet valtion ja yksityisen omistamille alueille perustetut suojelualueet kansallis- ja luonnonpuistot, erämaa-alueet sekä muut luonnonsuojelualueet ~5600 suojelualuetta 3

4 Luonnonsuojeluohjelmat valtioneuvoston hyväksymiä periaatepäätöksiä rajattu pääosin ohjeellisesti ja kukin kohde rajataan lopullisesti luonnonsuojelualuetta perustettaessa ~2300 kohdetta Pohjavesi pohjavesialuerajat, varsinaisen muodostumisalueen rajat, osa-aluerajat,pohjavesialuenumerot ja luokituksen Pohjavesialueita i on noin 7000 kpl 4

5 Valuma-alueet Päävesistö-alueet (74 kpl) jaettu 1-3 jakovaiheeseen - yhteensä noin 8000 aluetta valuma-alueitten lisäksi purkupisteet Valuma-alueiden rajojen tarkistaminen VesiGISprojektissa Seutukaavat maakuntaliittokohtaiset seutukaava-aineistot yleistettynä yhtenäiseen valtakunnalliseen muotoon vastaa vuoden 2001 lopun k i il kaavoitustilannetta ei sisällä kaavakartoissa käytettyjä pohjakarttoja. 5

6 Rajoitusalueet maasto- ja vesiliikenteen rajoituksia koskevat alueiden rajaukset (6/2005 tilanne) alkuperäiset päätösasiakirjat skannattuina tiedostoina Päätöksiä yhteensä n INSPIRE ja ESDI Environmental Spatial Data Infrastructure ESDI SYKEssä Eräs ensimmäisistä ESDI-järjestelmistä Euroopassa (INSPIRE State of Play Reports 2003) Yli 250 ArcView käyttäjää yhdistettynä samaan verkostoon (teknisesti ja organisatorisesti) Kaikki yli 2200 valtion ympäristöhallinnon työntekijää voivat käyttää verkkokarttakäyttöliittymää EU INSPIRE (spatial data infrastructure) toimeenpanotyö käynnissä myös SYKEssä 6

7 Työasema 1 6 Ympäristöhallinnon tuleva paikkatietoarkkitehtuuri: Keskitetty ArcSDE ja Citrix-palvelimet Paikkatietojärjestelmän rakenne / tietoliikennevirrat Ohjelman näytöt siirretään, pieni dataliikenne Alueelliset ympäristö- keskukset Citrix Citrix Citrix Citrix Citrix Citrix Citrix Citrix Citrixi 5 AYKn GISDATA ArcSDE KKG SQL KKG48 SYKE ArcGIS ArcView+Laajennusosat ArcSDE KKG?? SQL KKG?? ArcView-käyttöliittymät Ympäristöhallinnon paikkatietoaineistojen käytön helpottamiseksi koko ympäristöhallinnon käyttöön räätälöidyt ArcView 3.2 ja ArcView 9-käyttöliittymät Tietojen haku Visualisointi Analyysit Tulostuspohjat Yhteys muihin ympäristötietojärjestelmiin (HERTTA) 7

8 Tietojen haku Visualisointi Analyysit Tulostuspohjat Yhteys muihin ympäristötietojärjestelmiin (HERTTA) GEO-käyttöliittymä ArcGIS:ssä Luotu SYKE/GEOssa koko ympäristöhallinnolle Hakutoiminnot (kiinteistö, suojelualue, kunta, ) Karttatasojen lisäykset valmiilla kuvaustekniikalla Käyttöä helpottavia työkaluja (taulujen käsittelyyn, ) Muita käyttöliittymiä GISALU Alueidenkäytön aineistojen hallintaan YKR Yhdyskuntarakenteen seurantaa varten LUOTO Luonnonsuojelualueiden hallintaan 8

9 Karttapalvelu Selainpohjainen käyttöliittymä GEO-yksikön ylläpitämiin paikkatietoaineistoihin Yhteys muihin ympäristötietojärjestelmiin (HERTTA) Kaikkien ymp.hallinnon työntekijöiden t käytössä ä Extranet käyttö mm. kunnille GEO kaukokartoitustoiminnot (KK) Tutkimus-, kehitys- ja operatiivinen toiminta Tähtää parempaan ympäristön seurantaan Yhteiskäyttö mallien ja maastomittausten kanssa Laajoja alueita on mahdollista mitata usein, tiettyjä havaintoja lähes reaaliajassa On mahdollista seurata uusia ympäristön tilaa kuvaavia muuttujia Operatiivisia, jatkuvasti tuotettuja tietopalveluita Lähes reaaliaikaisia havaintoja (NRT, near-real-time): lumen sulannan seuranta vesien (Itämeri ja järvet) laatu ja pintalämpötilat Fenologia (öljypäästöt) Myös NRT-havaintojen viikoittaisia, vuosittaisia yms yhteenvetoja Noin 5 vuoden välein: Koko Suomen maanpeitekartoitukset (1990, 1994, 2000, 2006, ) Envisat MERIS, Terra/Aqua MODIS, NOAA AVHRR, jonkin verran myös tutkasatelliittikuvia Operatiivinen toiminta osa Eurooppalaista GMES (Global Monitoring for Environment and Security) ohjelmaa (ESA, EU) GMES Service Element (GSE): Polar view, MarCoast, GSE Land GMES Service Element (GSE): Polar view, MarCoast, GSE Land tiedot ympäristötietojärjestelmiin + www 9

10 GMES Services Element GSE Land Products Time series of vegetation coverage in agricultural areas (EO based) Nutrient loads within drainage basins (model output) Lake water quality (EO based turbidity) Data TERRA/AQUA MODIS, ENVISAT MERIS In-situ observations Contacts SYKE contact: Pekka Härmä Markus Törmä TKK (Research Partner) Continuation projects: Geoland Lake water quality (?) week CORINE Land Cover

11 Corine Land Cover 2000 (CLC2000) tuotteet Orig.images LANDSAT ETM Cal.mosaic National lc 25m EU lc 25 ha CLC2006: Coverage 1: IRS + SPOT 11

12 CLC2006 Maanpeitteen muutokset Maanpeite 2000 ja 2006 Satelliittikuvat 2000 ja 2006 CLC m CLC m IMAGE2000 IMAGE2006 Muutokset 1 tyyppi Muutokset 2 rajaus Maanpeitteen muutokset (25m) Kansallinen aineisto (1-2 ha?) CLC ha Maanpeitteen muutokset EU:lle (mmu 5 ha) CLC2006 Maapeite EU:lle (25 ha) Fenologia Aikasarjat satelliittihavainnoista (MODIS 250m) ja kasvillisuusindeksistä kasvukauden aikana (viikkomaksimit: huhti-lokakuu) Havainnot satelliitista (EO) Toimitus vuosittain yhtenäisenä aineistona Kasvipeitteisyys-% valituille kohteille (empiirinen malli pelloille) Käyttö nyt: Paljaan maan ajankohdat -> Ravinnehuuhtoumien mallinnus valuma-alueella Lounais-Suomessa Estimation of nutrient (nitrogen and Syötteet ravinteiden phosphorus) leaching in catchment scale huuhtoutumismalleihin from different land use classes 10 Observed Simulated Production of scenarios of different land use 8 changes on nutrient leaching Tavoitteena yhdistää jatkossa lumitilanteen seurantaan NO3-N [mg l -1 ] /01/ /01/ /12/ /12/ /12/ /12/

13 Production chain for satellite EO data in SYKE EO-data acquisition and distribution (FMI; additionally KSAT, ESA ) Data FTP-box Common automated processing system (AKO & NAPS) Image processing: 1. Unpacking 2. Radiometric calibration and atmospheric correction 3. Geometric correction Dedicated product calculation & data delivery (snow) Data delivery -WWW -Map user interface -numerical data End users citizens runoff forecasts forest industry climate change research watershed research water protection tourism hydropower industry End-product Archiving Data in usable form for the algorithms Data Algorithm & Cloud masking GMES Service Element Polar View Sea Ice Services by FIMR Baltic Sea node manager: Ari Seinä Sea Ice Services (9 national) VTT (System partner) Snow Services by SYKE Fractional Snow Covered Area (SCA) maps Covering Baltic Sea drainage area SYKE contacts: Sari Metsämäki & Miia Eskelinen Snow Services by FMI Snow Water Equivalent (SWE) Snow Depth (SD) Covering Northern Eurasia TKK (Research Partner) Continuation projects under preparation 13

14 March13, 2007 March27, 2007 Satelliittikuvista tulkittuja teemakarttoja lumen peittämästä alasta Itämeren valuma-alueelta Lumipeite satelliittihavainnoista ympäristöhallinnon karttakäyttöliittymässä 14

15 GMES Services Element MarCoast Coastal water quality by SYKE: Parameters: Chl-a Turbidity Sea surface temperature Floating algae Satellite data: MODIS, AVHRR, MERIS In-situ observations used for validation Contacts SYKE contact: Timo Pyhälahti TKK (Research Partner) FIMR, FMI Continuation projects: ESA, EU MyOcean; Downstream services MERIS DATA provided by ESA within ENVISAT-AO project SYKE 15

16 Sea surface temperature (SST) Operative since 2002 AVHRR, resolution 1 km Upwelling Results are published in WWW daily Sea Surface Temperature weekly products May-September 2006 Finnish lakes in more detail 16

17 Turbidity on 9 May 2006 MERIS (1km resolution) Turbidity: Helsinki and Loviisa 8th May 31st May 17

18 Chlorophyll-a MERIS (1km resolution) Surface floating algae bloom intensity Operative since 2002 July and August Terra Modis July

19 Water quality of lakes Turbidity derived from MODIS (250 m) Water quality observed in the field ( ) Problems in practical application to lakes/sea Large variation in lake and coastal water optical properties In Finland In Europe / globally lbll Not known well Differences of water quality within lakes are visible Lake size -instrument resolution 250 m data daily Clouds are a problem, prevent observations 150 km 19

20 BORIS Baltic Oil Response Information System Operatiivinen öljynhavainnointijärjestelmä Suunniteltu alun perin täyden palvelun järjestelmäksi 1) Tutkakuvien k prosessointi: raakadatan luku ja kuvan oikaisu i 2) Öljyläikkien automaattinen tunnistaminen tutkakuvalta (operaattorin varmistus) 3) Tulosten esittäminen karttakäyttöliittymässä 4) Yhteys kulkeutumisennusteiden laskentaan, tulosten esittäminen Myöhemmin EMSA (EU) ryhtyi tarjoamaan öljyläikkien havainnointipalvelua Satelliittikuvadata (tulkintoineen) saatavissa tätä kautta tähän/muihin paikkatietojärjestelmiin BORISta haluttaisiin jatkossa kehittää kaikille öljyntorjunnan toimijoille samanlaisen tilannekuvan antavaksi järjestelmäksi Hyvin paljon erilaista paikkatietoa erilaisista lähteistä Kokonaiskuva tilanteesta 20

21 BORIS käyttötapauksia Riskien kartoitus Pelastustoimen öljyntorjuntasuunnitelma Resurssien sijoittelu Resurssit lähelle riskikohteita Naapurien kalusto Onnettomuuspaikan ympäristöolosuhteiden tarkastelu Suojaamisen priorisointi Isossa onnettomuudessa apuna logistiikan suunnittelussa Öljyhavainnoinnin satelliittikuvien välittäminen Referenssihankkeita ja -dataa Maastohavaintojen ja kaukokartoitushavaintojen vertailu Tulkintojen tarkkuuden arviointi Tulkintojen laadun valvonta ja varmistus Satelliittihavaintojen tulkintamenetelmien kehitys Ilmakehän vaikutuksen korjausmenetelmät Maastohavaintojen ja satelliittikuvatulkinnan yhteensovittaminen miten havainnot poikkeavat toisistaan, mistä ne kertovat Pari litraa vettä yhdestä pisteestä tietyltä syvyydeltä Keskiarvo vesimassasta heijastuneesta valosta n. 10 ha alueelta Molemmilla tavoin voidaan tuottaa samoista asioista eri näkökulmasta kertovaa tietoa, mutta kuinka käyttää niitä yhdessä? Parhaat strategiat käyttää erilaisia havaintoja? Mallinnuksen käyttö? 21

22 Kenttäkäyttöiset spektrometrit ASD-instrumentti (FMI/LIT) Radianssi/reflektanssimittaukset tärkeitä tutkittaessa satelliitin havaintojen riippuvuutta maasto/vesikohteiden ominaisuuksien muutoksista ASDinstrumentti (SYKE) Reflektanssin määritys valkoisen vertailulevyn avulla (Spectralon ) Lisäksi ASD FieldSpec HandHeld VIS/NIR alueen mittauksiin ASD FieldSpec Pro JR instrumenttia operoidaan (tarvittaessa WLAN avulla etäkäyttäen) lämpötilastabiloituun, vesitiiviiseen suojakoteloon sijoitetulla kannettavalla tietokoneella Referenssihavaintojen aikasarjoja vedenlaadun monitorointiasemilta Chl a TSS tai sameus a cdom (400 nm) humus Orgaaninen aines Planktonlajit ja -pigmentit Lämpötila Haapasaari Kyvy-11 in Chl-a/10 ug/l TSS_GFF mg/l a_cdom(400) 1/m

23 Kiitos Alueidenkäytön tietoaineistot ja tietojärjestelmät (ALU) tietoa rakennetun etu ympäristön kehityksestä, ominaisuuksista ja suunnitelmista käyttöalueet: seututason suunnittelu strateginen ja yleiskaavasuunnittelu ad-hoc -analyysit alueidenkäytön ja liikennejärjestelmien yhdennetty suunnittelu joukkoliikennesuunnittelu tutkimus, seuranta, selvitykset operatiivinen suunnittelu ja päätökset 23

24 Alueidenkäytön tietoaineistot Järjestelmä Tietotyyppi Tietosisältö Käyttöliittymä Suunnitelmat ja päätökset VASEPA paikkatieto Maakuntien liittojen vektoroitu seutukaava-aineisto. MAKUPA paikkatieto Maakuntien liittojen vektoroitu ja skannattu maakuntakaava-aineisto. aineisto GISALU paikkatieto Alueellisten ympäristökeskusten maankäyttö- ja rakennuslain kaavoituksesta ja luvista sekä kulttuuriympäristöstä tuottamat paikkatietoaineistot. Vahvistetut yleiskaavat Asemakaavan seurantalomake paikkatieto tilasto SYKE:n tuottamat skannatut ja vektoroidut rakennuslain mukaisesti vahvistetut yleiskaavat. Kunnan/konsultin toimittamat tiedot asema- ja ranta-asemakaavoista. GIS-käyttöliittymä 1) GEO GEO GISALU GISALU ja GEO (vain vektori) WWW-käyttöliittymä 2) Karttapalvelu Karttapalvelu Karttapalvelu Karttapalvelu (vain vektori) - Hertta (selailu), TYVI-operaattori (tallennus) 3) VIRGIS Suomen Paikkatieto i Virkistysalueet, -reitit ii ja palvelut l Karttapalvelu l luonnon virkistysmahdollisu udet Kaavoituksen seuranta tilasto GISALU-aineistojen ja asemakaavan seurantalomakkeiden pohjalta ympäristöhallinnon tuottamat tilastotiedot maankäytön suunnittelusta. - Hertta Alueidenkäytön tietojärjestelmät GIS-käyttö- WWW-käyttö- Suunnitelmat ja päätökset liittymä liittymä Rakennettu ympäristö YKR paikkatieto ja tilasto Väestö-, työpaikka-, palvelu- ja viherrakenteesta sekä niiden välisistä yhteyksistä v vertailukelpoista ruutu-, alue- ja analyysitietoa. Aluerajoista riippumaton työkalu ELYSE tilasto Väestöä, rakennuksia, asuntoja, palveluja, liikennettä sekä työpaikkoja ja työssäkäyntiä koskevia tilasto- ja indikaattoritietoja kunnittain ja kuntakerrannaisittain sekä toiminnallisilta alueilta kunnittain ja kuntakerrannaisittain. YKR Hertta - Hertta 24

25 ASD: DRY SNOW ASD: WET SNOW 25