Client - IT Services of ETH Zurich
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Satellite Remote Sensing and GIS – FS 2010 Stand März 2008 Ernst Basler + Partner AG When satellite Remote Sensing and GIS are combined – Project examples Company Profile Ernst Basler + Partner An international engineering, planning and consulting company Zollikon Environment + Water Resources and Climate Change Safety and Security Information Technology + GIS Zürich Structurcal Engineering Infrastructure and Transportation Systems Energy + Technology Spatial Development Transport Stand März 2008 Potsdam Information and Communication Measuring and Control Technology Project Management, Support and Marketing Spatial and Transport Planning employees -300 -17 years professional experience client structure -32% public agencies -10% publicly owned companies -38% private companies and individuals -20% abroad Company profile Ernst Basler + Partner Technical knowledge and interdisciplinary team work Consulting and Planning Safety and Security Environment + Water Resources and Climate Change Spatial Development Transport Information Technology Information Technology + GIS Information and Communication Measuring and Control Technology Planning and Engineering Structurcal Engineering Infrastructure and Transportation Systems Energy + Technology Stand März 2008 Interdisciplinary Fields Project Management Sustainable Development Economy and Society Strategic and Management Consulting Company profile Ernst Basler + Partner Stand März 2008 Business Fields and Fields of Activity Company profile Ernst Basler + Partner Stand März 2008 Professional Background of Our Employees Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Stand März 2008 Activity field Geoinformation Stephan Heuel Kathrin Kellenberger Robert Ladner Jürg Mannes Dr. sc. nat., Inf. Ing. Uni Bonn since 2007 (02-05) Geografin Uni ZH Hochbauzeichner, Webdesignerin, Kartogr.Werbegrafiker since 2007 since 1978 Geograf Uni ZH since 2005 Richard Meyer Nicole Stahel Matthias Ulmer Geograf Uni ZH since 1995 Geografin Uni ZH since 2007 Geograf Uni ZH since 2009 Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) IT Infrastructure Server: Windows 2003 Server, 2 TByte geodatabase 15 GIS work stations, Windows XP, 1 Calcomp Digitizing Board A0, 2 Plotter A0+ ESRI ArcGIS 9.3.1 Desktop + Spatial Analyst, 3D Analyst, Tracking Analyst und Publisher, ArcGIS Server 9.3.1 PCI Geomatica 9.0 Stand März 2008 Oracle 10g Spatial, MS IIS 6.0, MS Visual Studio .NET 2007 Macromedia Dreamweaver, Adobe Photoshop, Adobe Illustrator Stand März 2008 Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Project Examples Cross-border hazard atlas of Mosel catchment Transnational DEM of Mosel catchment Damage expectation hurricane Ivan Stand März 2008 Master Plan Owerri, Okigwe and Oguta Cloud cover in Switzerland Satellite map of Puri Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Damage expectation after hurricane Ivan Objectives – Satellite map – Survey of construction and damage degree – Use of the developed «Handbook for Rapid Mapping» – Area of interest Cayman Island Period – September 2004 Stand März 2008 Client – PartnerRe, Zürich Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Handbook: Content Overview Phase I: Initialization Phase II: Data acquisition Phase III: Information extraction Phase IV: Integration Phase V: Debriefing Annex: Stand März 2008 – Product Descriptions and Price Lists – Communication – Abbreviations and Glossary – Examples Stand März 2008 Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Scale: «National» Stand März 2008 Peril „Fire“ Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Scale: «Regional» Stand März 2008 Peril „Earthquake“ Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Scale: «Local» Stand März 2008 Peril „Terrorist attack“ Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Application: Hurricane «Ivan» „Drei Jahrhundert-Stürme in nur sechs Wochen“ www.boerse-online.de „Wegen Ivan neue Landkarten“ www.tagesanzeiger.ch „Einer Studie von Risk Management Solutions zufolge könnten sich die Kosten, die durch den Hurrikan Ivan entstanden sind, auf $3-$6 Milliarden summieren.“ Stand März 2008 www.finanznachrichten.de „Der Hurrikan «Ivan» und der Taifun «Songda» drücken auf die Rechnung von Swiss Re. Die Gesellschaft erwartet als Folge der Unwetter eine Schadenbelastung in der Höhe von rund 300 Millionen Dollar.“ www.tagesanzeiger.ch Stand März 2008 Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Genesis: September 2, 2004 Dissolving: September 24, 2004 Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Stand März 2008 Maximum wind speed: 270 km/h (9th strongest atlantic hurricane since recording) Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Stand März 2008 Victims: 92 direct, 32 as a result Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Stand März 2008 Damages: $19.2 billions $ 13 billions in USA (5th most expensive hurricane) Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Wednesday September 15, 2004, 10:58 am Stand März 2008 PRECED Space request Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Wednesday, September 15, 2004, during the day Compilation and integration of available geodata Search and preparation of satellite images: – MODIS Rapid Response System (Terra/Aqua) – Operational Significant Event Imagery (NOAA) – Landsat archive images Visualization of hurricane track: – Naval Research Laboratory Monterey: Automated Tropical Cyclone Forecast System (ATCF) Stand März 2008 Evaluation of satellite systems for up-to-date image Visualization of hurricane track in GIS (Tracking Analyst Extension) (Movie) Stand März 2008 Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Thursday, September 16, 2004, 10:50 am Status report to client: Possible satellite systems for up-to-date image: – Spot – Ikonos – Quickbird Negotiation with European Space Imaging on-going (Ikonos) Capturing possibility Friday, September 17, 2004 Stand März 2008 3:10 pm: Ordering of Ikonos scene – 1m pan – 15km x 10km – 11bit Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Friday, September 17, 2004, during the day Search for archived (free) satellite images in the Web – Purpose: Comparison before - afterwards – Requirements: as possible the same frame well spatial resolution Search is unsuccessful Stand März 2008 Test run with an other Ikonos scene Search for maps and ground truth Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Freitag 17. September 2004, 17:06 Uhr Ikonos nimmt Grand Cayman Island auf Lieferung vorgesehen für Montagmorgen Stand März 2008 Wettersituation noch unklar Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Monday, September 20, 2004, during the day 10:23 am: Capturing or transmission problems; Information to PartnerRe, temporarily stop of activities 4:00 pm: Start of working day in the USA, Ikonos image expected for 9:00 pm Stand März 2008 Conceptual work on image integration, preprocessing, map layout 9:45 pm: Start of download from ftp server Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Tuesday, September 21, 2004, 05:56 am 01:15 am: Download completed Data preparation and und analysis Delivery of results to PartnerRe: – map (graphic file) Stand März 2008 – image extracts – interpretation Stand März 2008 Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Stand März 2008 Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Stand März 2008 Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Stand März 2008 Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Stand März 2008 Comparison before - afterwards Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Interpretation of damage extent Approach – Segmentation into raster cells of 500x500m – Visual interpretation by two independent interpreters • Damage degree in 6 levels • Estate coverage in percentage Products Stand März 2008 – Damage extent in % per cell (geodata) – Loss in $ per cell and summarised (tabular information) Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Validation through PartnerRe Multiplication of «total sum of insured values» (TSI) with the damage degree -> loss in $ pro Zelle Stand März 2008 Good correspondance with the figures of the «person in charge» Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Cross-border hazard atlas of the Mosel catchment Objectives – Generation of cross-border flood intensity and hazard maps – Setup of a cross-border flood GIS – Communication of the results – for Luxemburg und RhinelandPalatinate Period – 1999 – 2003 Stand März 2008 Clients – Ministry of Internal Affairs, Luxemburg – Water Authority, Trier Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Expected Products Flood intensity and hazard maps, 1:25‘000 Stand März 2008 GIS with all flood related informations Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Data acquisition Stand März 2008 Terrestrial survey Airborne Laserscanning Satellite images Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Data acquisition Ikonos 33 satellite scenes from Space Imaging Capturing: June 2000 and July 2001 Cloud percentage of river area < 3% Stand März 2008 Gewässer Juni - Juli 2001 Juni - September 2000 Stand März 2008 Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Approach Radiometric scaling – e.g. 11bit -> 8bit Orthorectification – based on official topographic data and laserscanning DEM – between 7 und 43 GCP per scene – totally approx. 700 GCPs Stand März 2008 Mosaicing Tiling – 2 km x 2 km Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Satellite map of Puri (India) Objective – Satellite map for urban planning Period – 2005 Client Stand März 2008 – Architekturbüro Wegmann, Zürich Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Approach and Products Search in archives – Quickbird – Ikonos – Spot Selection of best scene Orthorectification without GCPs Stand März 2008 -> Map and as GIS ready data Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Transnational DEM of the Mosel catchment Objectives – DEM 20 m – whole Mosel catchment (FR, LU, BE, DE) – Luxembourg and German map projection Period – 2008 Stand März 2008 Client – Water Authorities from Luxembourg and RhinelandPalatinate Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Approach Data – SRTM data from NASA, 90 m – DEM Luxemburg, 5 m – DEM Rhineland-Palatinate, 10 m Processing – Transformation of SRTM data to points – Re-projection Stand März 2008 – Decimation of elevation points from DEM Luxembourg and RhinelandPalatinate – Mosaicing – Transformation to TIN and raster Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Cloud cover in Switzerland Objectives – Effective cloud cover / sunshine in percentage Period – 2008 Client Stand März 2008 – Location planning (real estate, solar energy, tourism) Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Approach Data – NOAA-AVHRR (August 2002 to September 2008) – MODIS Terra/Aqua (from October 2008 to today) Stand März 2008 Approach – Monthly download from Web – Determination of coverage and view angle -> selection of optimal scene per day – Monthly statistic for every location (percentage of cloud cover) – Combination with possible sunshine (terrain dependent) Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Master Plan Owerri, Okigwe and Oguta (Nigeria) Objectives – GIS data and satellite map for urban planning – scale 1:20’000 Period – 2009? Stand März 2008 Client – Government of Imo State, Nigeria Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Approach Area determination – Greater area (radius of approximately 12 km) – Medium area (radius of approximately 6 km) Stand März 2008 – Close-up area (radius of approximately 3 km) Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Approach Stand März 2008 Greater area Medium area Close-up area Spot 2.5 to 10m (good Quickbird 0.64 to 2.4m Aerial images 0.25m for map scales of (good for map scales of (good for map scales of 1:50’000) 1:12’500) 1:2’500) Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Approach DEM by airborne laserscanning Stand März 2008 2 points / m2 TIN, isolines, hill shading, slope, aspect 3D city model Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Conclusions Remote Sensing with EBP: – ~25% of turnover for activity field geoinformation – thereof ~8% satellite remote sensing – no «pure» remote sensing specialists; GIS is prerequisite EBP specialised on applications, not research – many small projects (pictures, maps) – natural hazards and sustainable energies Stand März 2008 – only few ESA- or military projects Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Conclusions Small market penetration, because… – Difficult data accessibility, e.g. • formats (only few «user-ready-products») • prices – Limited market – For ESA too small or not enough research oriented – Competition from universities Stand März 2008 Google Earth as «ambassador» Kopfzeile für Folien (kann über „Ansicht/Master/Folienmaster“ angepasst werden) Stand März 2008 Prices of some satellite data products GeoEye-1 0.5 PSM 15 x 15 km2 ? Quickbird 0.64m PSM 16.5 x 16.5 km2 ? Ikonos 1 m PSM or 4m MS 11 x 11 km2 ? SPOT 5m MS 60 x 60 km2 ? Landsat 7 ETM 15m Pan / 30m MS 173 x 180 km2 ? Radarsat-1 25m 100 x 100 km2 ? Envisat ASAR 30 m 100 x 100 km2 ?