Over ruim een jaar moet hij klaar zijn, de nieuwe bodembedekkingskaart die VITO ontwikkelt in het kader van het WorldCover-project van het ESA. Door de resolutie van 100 naar 10 meter te brengen worden veel meer details zichtbaar en zal de kaart nog beter tegemoet komen aan de noden van de vele gebruikers.

Elk jaar maakt VITO een nieuwe kaart van de bodembedekking (‘land cover’), en dit met globale dekking. Dat doet ze in opdracht van het Europese aardobservatieprogramma Copernicus, waarbij de data wordt aangeleverd door het Europese ruimtevaartagentschap ESA. De resolutie van die kaarten bedraagt 100 meter. Daardoor zijn uitgestrekte akkers, bossen en stadswijken wel te onderscheiden, maar kleine landbouwpercelen, individuele bomen, wegen en gebouwen niet.

Maar in 2021 zal de resolutie van de kaart tien keer hoger liggen, met pixels die overeenkomen met vakjes van 10 bij 10 meter op de grond. VITO heeft van ESA de opdracht gekregen deze kaart te ontwikkelen. Dit gebeurt binnen het WorldCover-project, dat twee jaar duurt en loopt tot september 2021. ‘Hierdoor zullen we individuele bomen in plaats van bossen kunnen zien, en ook daken van huizen en gebouwen kunnen onderscheiden – en dit allemaal op globale schaal’, zegt Ruben Van De Kerchove van VITO. ‘We krijgen dus gigantisch veel meer detail, maar het is een hele uitdaging om dit allemaal verwerkt te krijgen.’

Controle door mensenogen

Hoewel de methodologie van de dataverwerking in grote lijnen dezelfde blijft, zijn er toch heel wat aanpassingen nodig. Zo moet de legenda worden aangepast en zullen de algoritmen in complexe omgevingen (zoals steden) veel meer verschillende zaken moeten kunnen herkennen. ‘Denk bijvoorbeeld aan een groen dak: dat hoort op de kaart te staan als gebouw, en niet als vegetatie’, zegt Van De Kerchove. ‘De algoritmen moeten dus goed getraind worden.’ VITO heeft daarvoor, in samenwerking met partners, in totaal 150 000 gelabelde punten uitgezet over de hele wereld. ‘Elk punt komt overeen met een gebied van 100 bij 100 meter, en is nog eens opgedeeld in honderd punten van 10 bij 10 meter. Al deze punten worden visueel –door mensenogen – gecontroleerd.’

De toename in resolutie zorgt ook voor een enorme stijging van de hoeveelheid data die verwerkt moet worden. Tot voor kort deed VITO dat grotendeels op haar eigen computerclusters. Maar voor de nieuwe kaart gaat het om honderd keer zoveel data. ‘We werken hier dus met big data, goed voor 2 à 3 petabyte aan inputdata. Die verwerken we in de cloud.’ Daar hangt wel een prijskaartje aan, waardoor VITO de verwerkingstijd zo kort mogelijk probeert te houden. ‘Dit is een technische oefening, waarbij we onze algoritmen zo snel mogelijk willen laten draaien zonder kwaliteitsverlies. Elke seconde in de cloud kost immers geld.’

Update in real time

De data voor de 10-meterkaart wordt aangeleverd door de Europese Sentinel-satellieten. Sentinel-2 (eigenlijk een combinatie van twee satellieten) komt elke vijf dagen boven dezelfde plek op het aardoppervlak voorbij. Daardoor zal de bodembedekkingskaart bijna in real time bijgewerkt kunnen worden. Bovendien hebben de satellieten een groot bereik: in één opname kunnen ze een strook van 290 kilometer breed fotograferen. Van De Kerchove: ‘Een land als België kan dus bijna in één keer volledig gecoverd worden, en dit om vijf dagen.’

De Sentinel-1-satellieten (ook dit zijn er twee) schieten te hulp als gebieden langdurig bewolkt zijn. In tegenstelling tot Sentinel-2, die enkel in het zichtbare en het infrarode spectrum fotografeert, beschikt Sentinel-1 over een actieve sensor die met radargolven als het ware het aardoppervlak aftast. ‘Hiermee kunnen we bijvoorbeeld water van vegetatie onderscheiden, en stedelijke gebieden van rurale – dit doen we op basis van de hoeveelheid verstrooiing en terugkaatsing van de golven. Deze radarbeelden vertonen echter ook heel wat ruis, en daarom combineren we ze steeds met de optische foto’s van Sentinel-2.’

In nauwe samenspraak met gebruikers

Hoewel de resultaten van WorldCover publiek beschikbaar zullen zijn, zal de kaart vooral worden gebruikt door internationale organisaties. Een voorbeeld daarvan is de UNCCD, de organisatie van de Verenigde Naties die zich bezighoudt met de strijd tegen verwoestijning. ‘Met de WorldCover-kaart kunnen landen en organisaties zichzelf en anderen controleren op het vlak van land cover – en er bijvoorbeeld op letten dat de bodemdegradatie niet toeneemt.’

Ook voor klimaatonderzoek is de kaart een welgekomen hulpmiddel, alsook voor de monitoring van de biodiversiteit en de voedselzekerheid. Omdat elke gebruiker zijn eigen wensen en prioriteiten heeft, ontwikkelt VITO de 10-meterkaart in nauwe samenspraak met de gebruikers. ‘Een klimaatmodelleerder heeft bijvoorbeeld meer baat bij stabiele kaarten waarop zo weinig mogelijk details veranderen, terwijl een biodiversiteitsonderzoeker net wil inzoomen op die details. Aan al dit soort wensen willen we voldoen’, aldus Van De Kerchove.

Contact:
+32 14 33 67 20