De huidige systemen om de toestand van het water op te volgen, voldoen vaak niet aan de noden van waterbeheerders, baggeraars, waterbedrijven, havenbeheerders, enzovoort. De data schieten tekort in kwaliteit en kwantiteit. Daarom ontwikkelt VITO een monitoringssysteem dat geautomatiseerde sensoren op onbemande vaartuigen combineert met aardobservatie: SAVEWATER. Ook het beschikbaar stellen van de data maakt deel uit van dit systeem. Het project wordt samen met de Europese ruimtevaartorganisatie ESA uitgewerkt

Boenne, W.

Chawla, S.

Decorte, L.

Desmet, N.

Knaeps, E.

Raymaekers, D.

Seuntjens, P.

Open Marine Archive

 VRI NIEUWSBRIEF • oktober 20122
De huidige systemen om de toestand van het 
water op te volgen, voldoen vaak niet aan 
de noden van waterbeheerders, baggeraars, 
waterbedrijven, havenbeheerders, enzovoort. De 
data schieten tekort in kwaliteit en kwantiteit. 
Daarom ontwikkelt VITO een monitoringssysteem 
dat geautomatiseerde sensoren op onbemande 
vaartuigen combineert met aardobservatie: 
SAVEWATER. Ook het beschikbaar stellen 
van de data maakt deel uit van dit systeem. 
Het project wordt samen met de Europese 
ruimtevaartorganisatie ESA uitgewerkt.
De bevolkingstoename en -concentratie in de 
stedelijke omgeving, de klimaatwijziging en de 
economische ontwikkelingen zetten een steeds 
grotere druk op water. Hierdoor groeit de behoefte 
aan gegevens en informatie om de toestand van 
meren, rivieren, havens, kanalen, en estuaria te 
monitoren, zowel wat betreft de waterkwantiteit als 
de waterkwaliteit. 
Om beter te kunnen inspelen op deze toenemende 
druk, is een gepast waterbeheer nodig. Dit 
waterbeheer moet gebaseerd zijn op gegevens 
van hoge kwaliteit met een geschikte ruimtelijke 
en temporele resolutie. Enkele voorbeelden zijn 
tijdreeksen die plotse wijzigingen in de waterstatus 
aanduiden en zo als ‘early warning’ dienst kunnen 
doen, of beelden die de waterkwaliteit in kaart 
brengen en aangeven waar er hoge concentraties 
(‘hot spots’) van verontreiniging optreden. De 
waterbeheerder kan deze gegevens vervolgens 
gebruiken om het watersysteem of veranderingen 
die zich erin voordoen, beter te begrijpen of aan te 
sturen.
Van staalnames tot aardobservatie
Er bestaan instrumenten en technologieën die vele 
variabelen meten op een verschillende schaal. 
De meest eenvoudige methode om de toestand 
van het water te bepalen, is door op de gewenste 
locatie een staal te nemen en vervolgens de 
bijhorende laboratoriumanalyses uit te voeren. 
Deze werkwijze laat toe om zeer gedetailleerde 
informatie te verzamelen. Door de hoge kostprijs, is 
een staalname echter niet overal en altijd mogelijk. 
Dit kan voor een deel worden opgelost door het 
inschakelen van geautomatiseerde apparatuur 
en sensoren. Die leveren in sommige gevallen 
weliswaar minder nauwkeurige informatie, maar 
verzamelen de gegevens dan weer aan een veel 
hogere frequentie. 
De ruimtelijke dekking van de metingen kan 
men verhogen door gebruik te maken van een 
sensornetwerk, een autonoom mobiel platform 
uitgerust met sensoren of door gebruik te maken 
van aardobservatietechnieken. Figuur 1 illustreert 
de omgekeerde relatie tussen informatiegehalte 
en de ruimtelijke dekking van verschillende 
observatietechnieken voor water. We verwachten 
dat de nieuwe geïntegreerde technologie gebaseerd 
op aardobservatie en onbemande vaartuigen ons 
in staat zal stellen om de toestand van het water 
nog beter op te volgen, afgestemd op de noden 
van de gebruikers zoals de waterbeheerders, de 
waterbedrijven, de havenbeheerders, de baggeraars, 
enzovoort.
De weg naar een geïntegreerde dienstverlening
De informatie waarop het huidige waterbeheer 
is gebaseerd, is afkomstig ofwel aardobservatie 
ofwel in-situ monitoring. Geïntegreerde systemen 
die gegevens van beide bronnen combineert, zijn 
momenteel nog niet beschikbaar.
Vaak zijn de gegevens niet gestroomlijnd en zijn ze 
duur. Ze verschillen in tijd waarop satellietbeelden 
en in-situ metingen beschikbaar zijn en verschillen 
in resolutie. Ook zijn ze vaak niet in verwerkte of 
verwerkbare vorm beschikbaar, maar alleen als grote 
hoeveelheden ruwe data. Om aan deze behoefte 
te voldoen, ontwikkelt VITO een geïntegreerd 
monitoringsysteem en bijhorende service waarbij 
geautomatiseerde sensoren voor in-situ monitoring 
op onbemande vaartuigen (Automated Unmanned 
Vehicles of UAV’s en Unmanned Surface Vessels 
of USV’s) met aardobservatie gecombineerd 
kunnen worden. Het systeem en de bijhorende 
dienstverlening moeten data en informatie over 
het watersysteem genereren met hoge ruimtelijke 
dekking en temporele resolutie. Het project wordt 
samen met de Europese ruimtevaartorganisatie ESA 
uitgewerkt. De ESA ziet in deze ontwikkeling een 
mogelijkheid om hun aardobservatieproducten 
dichter bij de gebruikers te brengen. Aan het project 
nemen diverse belanghebbenden en gebruikers uit 
de watersector deel.
Het beste van beide kanten
Het SAVEWATER systeem maakt gebruik van twee 
‘space assets’: aardobservatie en satellietnavigatie. 
Aardobservatie genereert op korte tijd beelden 
van het wateroppervlak en de omgeving over 
VITO COMBINEERT SENSORPLATFORMEN 
MET AARDOBSERVATIE VOOR EEN BETERE 
MONITORING VAN WATER
Figuur 1: Informatie over de waterstatus kan op 
verschillende schaalniveaus verzameld worden. Er 
is een omgekeerde relatie tussen de hoeveelheid 
informatie en de ruimtelijke schaal. Dit zorgt voor 
een gap op het vlak van watermonitoring op de 
relevante ruimtelijke schaal. Deze gap zal ingevuld 
worden door de combinatie van aardobservatie met 
informatie afkomstig van onbemande vaartuigen.
Piet Seuntjens, Lieve Decorte, Wesley Boenne, Nele Desmet, Els Knaeps, Sivee Chawla en Dries Raymaekers, VITO- Unit Ruimtelijke Milieu-Aspecten en Unit Aardobservatie
43VRI NIEUWSBRIEF • oktober 2012
grote afstanden. De satellietnavigatie zorgt voor 
de aansturing van het onbemande vaartuig. 
Dat onbemande vaartuig kan op basis van de 
aardobservatiebeelden autonoom naar locaties 
varen. Op die manier krijgen de metingen een 
grotere ﬂ exibiliteit en dekking.
De integratie van ‘in situ sensoring’ en aard-
observatie technologie is de kern van het systeem 
(Figuur 2). De componenten worden verbonden 
door datafusietechnieken en modellen waarbij de 
informatie van beide bronnen wordt geïntegreerd, 
gedetailleerde kaarten worden geproduceerd, en 
omgezet worden naar relevante informatie voor de 
gebruiker. 
De belangrijkste component van het SAVEWATER 
systeem zijn: 
•  een mobiel platform uitgerust met sensoren voor 
in situ monitoring;
• een aardobservatieplatform voor aardobservatie-
beelden; 
• datafusiesoftware and modellens (application 
server); 
•  ICT-infrastructuur en -technologie. 
Aan de systeemkant bestaat de technologie uit 
communicatie, data-acquisitie, datatransmissie en 
-opslag en databeheer, aan de gebruikerskant bestaat 
het uit datatoegang en webtoepassingen.
De belangrijkste producten van het SAVEWATER 
systeem zijn: 
•  aardobservatiebeelden verbeterd door de opname 
van in situ metingen in de opmaak van de beel-
den, op maat van de gebruiker; 
• oplevering van verwerkte data en metadata, high-
levelinformatie voor gebruikers; 
•  controle- en optimisatiefuncties voor geïnte-
greer de monitoring met aardobservatie en in situ 
metingen; 
•  infrastructuur (hardware) voor monitoring met 
onbemande vaartuigen. 
Het systeem voorziet ook het gebruik van we b-
services om de toegankelijkheid van het product 
voor de gebruikers te vergroten. Afhankelijk van 
de applicatie zullen gebruikers in staat zijn om 
speciﬁ eke data, kaarten en modellen te raadplegen 
om de gewenste informatie uit het systeem te 
destilleren.
Veelbelovende toepassingen
Het project zit nu de proof-of-conceptfase . Hierin 
wordt bijzondere aandacht geschonken aan de per-
formantie van de fusie/integratie van in-situ en aar-
dobservatiedata, de dataverwerking van ruwe data 
naar relevante informatie voor de gebruiker, en de 
validatie en veriﬁ catie van de servicecomponent. 
Voor de andere componenten van het systeem 
(mobiel platform, aardobservatietechnologie, IT-
systeem), wordt uitgegaan van beschikbare technolo-
gie en data voor enkele veelbelovende toepassingen. 
Gebruikers worden betrokken in de proof-of-con-
ceptfase om de verkregen data en informatie voor 
hun toepassingen te valideren.
Een veelbelovende toepassing van het SAVEWATER 
systeem is het in kaart brengen van algenbloei 
in waterreservoirs of meren die voor drinkwater- 
en/of recreatiedoeleinden worden gebruikt. 
Bij algenbloei kunnen giftige stoffen vrijkomen 
zodat men maatregelen moet nemen om algen te 
bestrijden. Aardobservatietechnieken kunnen in een 
korte tijdsspanne de chlorofylconcentratie in beeld 
brengen voor gehele waterreservoirs. Die beelden 
dienen als basis voor missies met onbemande 
vaartuigen naar locaties met algenbloei waardoor ze 
beter in kaart worden gebracht. Het gaat dan om de 
dynamiek en de verdeling in de diepte.
Gebiedsdekkende metingen van chlorofyl en andere 
waterkwaliteitsparameters door het onbemande 
vaartuig laten ook toe de aardobservatiebeelden te 
kalibreren en te valideren en het informatiegehalte 
van de beelden te verbeteren. Deze toepassing is 
veelbelovend. Drinkwaterbedrijven en overheden 
die zwemvijvers beheren, kijken dan ook uit naar 
de resultaten. Ze zullen de basis vormen voor het 
opzetten van een demonstratieproject met ESA.
Figuur 2: Het SAVEWATER systeem en de bijhorende componenten in de dienstverlening voor watermonitoring 
en waterbeheer.
Het Concordia station bevindt zich op een 
plateau van het Antarctische vasteland (75° 06’ 
Z, 123° 23’ O) op een afstand van 1100 km van 
het Franse kuststation Dumont d’Urville en 1200 
km van de Italiaanse basis Mario Zucchelli nabij 
Terra Nova Bay. Concordia is een permanent 
bemande internationale basis, operationeel sinds 
November 2004. Het station is gebouwd door 
het Franse Poolinstituut IPEV en het Italiaanse 
Antarctische Poolagentschap PNRA en doet dienst 
als internationale onderzoeksfaciliteit. Omwille van 
zijn ligging kan er op Concordia uniek glaciologisch, 
astronomisch, astrofysisch, en biologisch onderzoek 
gedaan worden. VITO is sinds 2010 onafgebroken 
actief in Concordia met onderzoek naar het 
aanpassingsvermogen van de mens in extreme 
omstandigheden.
Het Europees Ruimtevaartagentschap (ESA) ging 
een samenwerking met IPEV en PNRA aan omdat 
Concordia een ideale plaats is om voorbereidende 
VITO ONDERZOEKT HET 
AANPASSINGSVERMOGEN VAN DE 
MENS IN HET RUIMTEVAARTANALOGON 
CONCORDIA


VITO combineert sensorplatformen met aardobservatie voor een betere monitoring van water

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Open Marine Archive