18 februari 2021 – Helaas (voor sommigen) zijn sneeuw en ijs alweer verdwenen, maar het heeft ons wel schaatspret en een paar mooie beelden opgeleverd. Op 11 februari begon het vanuit het zuiden te sneeuwen en de onderstaande opnames laten een prachtig plaatje zien.
een bak met data
Begin februari begon het vanuit het zuiden van Nederland te sneeuwen en de onderstaande opnames van de Sentinel-2A satelliet laten al een prachtig plaatje zien. Het Lauwersmeergebied en Ameland daarboven zijn al bedenkt met sneeuw terwijl er bij de Eemshaven nog geen vlokje gevallen is (op dat moment). Dit is echter meer dan alleen een plaatje, er zit onvoorstelbaar veel data in een Sentinel 2 opname. Hoe kan je sneeuw(overlast) bijvoorbeeld inzichtelijk krijgen? Geen probleem binnen ERDAS IMAGINE!
Als een soort grote stofzuiger, in figuur 2 (hieronder), neemt de satelliet verdeeld over in 13 verschillende banden in het elektromagnetisch spectrum data waar, terwijl deze op een hoogte van 786 km komt overvliegen. Het beeld dat genomen wordt beslaat een gebied van 110 bij 110 km. Dat is een beste ‘bak’ met data.
De data uit de verschillende banden, zoals getoond in figuur 2, vertellen ons veel over het opgenomen gebied.
Sentinel-2’s bereik van 13 spectrale banden, van het zichtbare en het nabij-infrarode tot de korte golf infrarood op verschillende ruimtelijke resoluties, variërend van 10 tot 60 m op de grond, kunnen we gebruiken we voor bijvoorbeeld het monitoren van sneeuw en ijs. De verschillende sensoren, als die van Sentinel 2, maar ook van bijvoorbeeld Landsat, Worldview, Modis, etc. zijn allen bekend binnen ERDAS IMAGINE. Met andere woorden de software ‘herkent’ het elektromagnetisch spectrum van de beelden en kan hier direct berekeningen mee uitvoeren
Voor deze monitoring maken we gebruik van een formule waarbij we met behulp van de groene band (560 nm) en de short wave infrared (swir) band de Normalized Difference Snow Index kunnen berekenen. Deze index heeft een waarde van tussen -1 en +1 waarbij de negatieve waarden aan sneeuw & ijs kunnen worden toegekend, positieve waarden zijn bijvoorbeeld kale grond, vegetatie, etc. Hoe lager de waarde des te meer sneeuw of ijs er op die locatie voorkomt.
Röntgenfoto
Het resultaat, figuur 3, is een soort röntgenfoto van het gebied: hoe lichter de kleur, hoe meer sneeuw of ijs er in dat gedeelte aanwezig is. Om nog duidelijker onderscheid te kunnen maken, gaan we de NDSI in wit (voor sneeuw en ijs) en groen (voor alles dat weinig tot geen sneeuw of ijs voorstelt) afbeelden.
Ons ‘röntgenbeeld’ is nu in een artistiek wit/groene weergave van Noord Groningen veranderd. Van het Lauwersmeer gebied dat al behoorlijk wit kleurt (veel sneeuw) tot oost-Groningen dat meer groene gebieden (weinig tot geen sneeuw) toont.
Overigens de volgende dag in mijn eigen omgeving sneeuwophopingen gezien. Deze heb ik gelijk gebruikt voor zogenaamde ground truth. Dit is een term die gebruikt wordt om de informatie die verkregen wordt door gevolgtrekking (de NDSI berekening) te vergelijken met directe observatie (empirisch bewijs). In de blauwe gebieden moet namelijk veel sneeuw liggen.
Figuur 5 laat het mooi zien, een sneeuwstuwing die zich op de rand van de sloot heeft gevormd. De NDSI laat dus inderdaad zien waar veel sneeuw is komen te liggen.
Wanneer we nu naar het gebied boven de stad Groningen, tussen Sauwerd en Bedum, langs de Wolddijk kijken, zien we daar een mooi effect van witte vegen tussen het groen. De combinatie van stuifsneeuw en harde wind zorg er namelijk voor dat de sneeuw minder goed in het land blijft liggen en juist in de luwte van bomen en huizen (langs de Wolddijk) wel blijf liggen.
Dat kunnen we nog duidelijker zien wanneer we daar een 3D-beeld van maken, een Digital Twin, van de sneeuw in de omgeving. Een digitale tweeling is het genereren of verzamelen van digitale gegevens die een fysiek object vertegenwoordigen. Een mooie visualisatie verkrijgen we door de NDSI waarden in reliëf af te beelden. De bebouwing (negatieve waarde) zakt als het ware naar beneden terwijl sneeuw en ijs (positieve waarden) naar voren toe komen. Onderstaande afbeelding toont mooi de sneeuwophopingen (rood omcirkeld gebied 1) en in gebied 2 zien we een sloten patroon naar voren komen het ijs en sneeuw in de sloot hebben een hoge NDSI waarde.
Om een stapje verder in het 3D te gaan, gebruik ik het Actueel Hoogtebestand Nederland (AHN), de digitale hoogtekaart voor heel Nederland. Met behulp van dit bestand kunnen we een omgeving in Nederland op eenvoudige wijze in 3D tonen.
Dat zien we hier, de Wolddijk in 3D: hoe hoger het landschap als bomen en bebouwing des te roder de kleur.
Vervolgens kunnen we de NDSI gebruiken om het AHN in deze kleuren weer te geven. In de 3D-weergave zien we heel mooi hoe de wind op het vlakke open land vrij spel met de sneeuw heeft en de sneeuw juist tussen de huizen, in de luwte blijft liggen en ook op de weg blijft liggen.
Zo kan je eenvoudig en snel met behulp van actuele vrij beschikbare satellietbeelden een Digital Twin maken en inzage krijgen in je omgeving, in dit voorbeeld sneeuwoverlast.
