Copernicus-ohjelma ja satelliittidatan saavutettavuus

1. Katriina Veijola, Ilmatieteen laitos,
Avoin satelliittidata Turun kaupungin hyötykäytössä työpaja,
3.10.2018, Turku
Copernicus-ohjelma
ja satelliittidatan
saavutettavuus
Satelliittikuvien saavutettavuus ja esimerkkejä
hyödyntämismahdollisuuksista, Ilmatieteen laitos
Avoin satelliittidata Turun kaupungin hyötykäytössä työpaja,
3.10.2018, Turku
4.10.2018

2. Sisältö
• Mitä tietoa satelliiteista voidaan saada
• Copernicus-ohjelma
• Minkä satelliittien kuvia Ilmatieteenlaitoksella hyödynnetään
• Esimerkkejä ladatuista satelliittikuvista
• Mistä dataa voidaan hakea
• Älykkäät kaupungit
• Esimerkkejä kaupunkisovelluksista
• Laivojen havainnointi
• Ilmanlaatu
Liitteet:
• Ilmatieteen laitos lyhyesti
• Tulvat
• Jäätilanne
• Sentinel satelliittien ominaisuuksia
Katriina Veijola, Ilmatieteen laitos,
Avoin satelliittidata Turun kaupungin hyötykäytössä työpaja,
3.10.2018, Turku
4.10.2018

3. Mitä tietoa satelliiteista voidaan saada
Satelliittien avulla voidaan saada tietoa
• Ilmasta
• Ilmakehän koostumus
• Ilmanlaatu (tieliikenteen päästöt)
• Maasta
• Tulvat
• Metsäpalot
• Maankäyttö
• Muutokset metsäalueilla
• Lumipeite (SWE, FSC)
• Routa
• Vesialueista (Meret, järvet)
• Jäätilanne
• Laivojen päästöt
Katriina Veijola, Ilmatieteen laitos,
Avoin satelliittidata Turun kaupungin hyötykäytössä työpaja,
3.10.2018, Turku
4.10.2018

4. Copernicus-ohjelma
• Copernicus on Euroopan Unionin ohjelma, jossa pyritään kehittämään palveluita, joilla voidaan
havaita ja monitoroida maapalloa ja siten seurata ympäristön tilaa ja suojella ympäristöä ja
asukkaita.
• Perustuu satelliittikaukokartoitus ja in-situ dataan
• Avointa ja ilmaista käyttää
• Kuusi temaattista palvelua (http://copernicus.eu/main/services), jossa valmiita tuotteita
• Ilmakehä (Copernicus Atmosphere Monitoring Service, CAMS) https://atmosphere.copernicus.eu/ (Euroopan
ilmanlaatu ennuste ym.)
• Meret (Copernicus Marine Environment Monitoring Service, CMEMS) http://marine.copernicus.eu/ (meri
tuotteita, trendejä ym.)
• Maa (Copernicus Land Monitoring Service, CLMS) https://land.copernicus.eu/
(Globaali, Euroopan laajuinen ja paikallinen; maanpeite/käyttö, urban atlas, CLC 2012,
tree cover density 2015, hotspots)
• Ilmasto (Copernicus Climate Change Service, C3S) https://climate.copernicus.eu/
(kuukausikarttoja kertomaan sen hetken ilmaston tilasta ym.)
• Hätätilanteet (Copernicus Emergency Management Service, EMS)
http://emergency.copernicus.eu/ (EMS-kartta näyttää tulvat, maastopalot ym.)
• Turvallisuus (Copernicus service for security applications )
http://copernicus.eu/main/security (Kriisien estäminen ja varautuminen)
Katriina Veijola, Ilmatieteen laitos,
Avoin satelliittidata Turun kaupungin hyötykäytössä työpaja,
3.10.2018, Turku
4.10.2018
https://land.copernicus.eu/local/urban-atlas/urban-atlas-2012

5. Minkä satelliittien kuvia Ilmatieteenlaitoksella
hyödynnetään
Katriina Veijola, Ilmatieteen laitos,
Avoin satelliittidata Turun kaupungin hyötykäytössä työpaja,
3.10.2018, Turku
4.10.2018
Maanpintatietoa
• Sentinel satelliitit
• S1: Lumipeite, tulvat
• S2: Lumipeite, maankäyttö
• S3: Lumipeite, metsäpalot
• COSMO-SkyMED
• Tulva
• SMOS-satelliitti
• Routa
Vesistötietoa (Meret, järvet)
• Sentinel satelliitit
• S1: Merijää
• S2: Merijää
• S3: Merijää
• COSMO-SkyMED, TerraSAR-X
• Merijää
• VIIRS
• ocean color, sea surface
temperature
• MODIS
• Sea surface temperature
Ilmakehän koostumus ja ilmanlaatu
• NASAn A-juna konstellaatio (6 satelliittia)
• Aura OMI
• Ilmanlaatu (NO2, SO2, HCHO)
• O3
• Aerosolit (AAI)
• CALIOPlidar
• Pilvet
• Aqua MODIS
• Aerosolit
• OCO-2
• Hiilidioksidi
• Sentinel satelliitit (S5P: TROPOMI, S5 ja S4)
• S5P: myös metaani ja hiilimonoksidi

6. Esimerkkejä ladatuista Satelliittikuvista
Katriina Veijola, Ilmatieteen laitos,
Avoin satelliittidata Turun kaupungin hyötykäytössä työpaja,
3.10.2018, Turku
4.10.2018

7. Mistä dataa voidaan hakea
• Ilmatieteen laitoksen Kansallinen Satelliittidatakeskus (National Satellite Data Centre, NSDC)
pitää yllä Finhub (Finnish Data Hub System) systeemiä https://finhub.nsdc.fmi.fi/#/home
josta Sentinel dataa voidaan hakea.
• Sentinel satelliittidataa voi hakea myös mm. seuraavista paikoista:
• Copernicus Open Access Hub (https://scihub.copernicus.eu/) (ent. ESA SciHub)
• DIAS (5 pilvipalvelua: CREODIAS, MUNDI, ONDA, SOBLOO ja WEKEO)
• Google Earth Engine (https://earthengine.google.com/ )
• Amazon S3; Sentinel on AWS (http://sentinel-pds.s3-website.eu-central-1.amazonaws.com/ )
• Other national platforms, USGS Earth Explorer, REMOTE PIXEL, EUMETSAT CODA
• Muita mahdollisia satelliitteja (kuvat voivat olla kalliita)
• COSMO-SkyMed: spatiaalinen resoluutio 1-100 m, temporaalinen resoluutio 16 pvä
• TerraSAR-X: spatiaalinen resoluutio 1-18 m, temporaalinen resoluutio 11 pvä
• MODIS ja VIIRS dataa Ilmatieteen laitoksen kansallisesta satelliittidatakeskuksesta
http://nsdc.fmi.fi/data/data
• In situ data
• Copernicus in situ data
• Ilmatieteen laitoksen avoin data (FMI’s Open data (API) interface) https://ilmatieteenlaitos.fi/avoin-
data)
tai havaintojen-lataus palvelu: http://ilmatieteenlaitos.fi/havaintojen-lataus#!/Katriina Veijola, Ilmatieteen laitos,
Avoin satelliittidata Turun kaupungin hyötykäytössä työpaja,
3.10.2018, Turku
4.10.2018

8. Älykkäät kaupungit (smart cities)
• Copernicus-ohjelmassa tutkitaan myös miten kaupungit voisivat hyödyntää satelliiteista saatavaa dataa kaupungin
toiminnan ja viihtyvyyden parantamiseksi.
• Älykäs kaupunki: Kaupunki alue, joka käyttää erilaisia sensoreita, jotka keräävät sähköistä dataa. Tarkoitus on saada
tietoa, jotta resursseja voidaan käyttää tehokkaasti ja optimoida kaupungin toimintojen (esim. liikenne) ja palvelujen
tehokkuutta ja saada yhteys kaupungin asukkaisiin. Tietoa kerätään kansalaisilta ja erilaisista laitteista. Älykkäässä
kaupungissa on ympäristötietoista kaupunkisuunnittelua, energiatehokkuutta ja se tukee kestävää kehitystä
(vähähiilisyys, resurssitehokkuus, älypalvelut, eriarvoisuuden torjunta ja terveys).
• Joitain esimerkkejä kaupunkisovelluksista:
• Ilmanlaatu tieto-> auttaa terveyteen liittyvissä asioissa
• Satelliittidataa voidaan käyttää ilmanlaadun havainnointiin. Kaupunkialueella, kaupunkiliikenteen
päästöt, moottoritieristeyksien päästöt, parkkipaikkojen päästöt tai teollisuuden ja lentokenttien
päästöjä voidaan havaita.
• Allergisoivat siitepölyt: CAMS tarjoaa päivittäisiä ennusteita siitepölytasoista. Tällä hetkellä löytyy
ennusteet koivulle, oliiville ja ruoholle.
• Ilmasto indikaattorit
• Muutosten havainnointi ja vaikutus kaupunki alueeseen (arvioida vahingot sään (ääri)ilmiöiden jälkeen)
• Tulva tieto -> auttaa kaavoitussuunnittelussa ja tulva tilanteiden hallinnassa
• Valosaaste, asuntojen tarjoaminen, liikenteen hallinta, turvallisuus, kaupunki-infran mallinnus, alue ja
kaupunki suunnittelu, 3D mallinnus, digitaalisen kaupungin luominen ja hiilijalanjälki voivat olla älykkään
kaupungin palveluita. Myös turismiin liittyviä palveluita.
• Kaupungin ilmastonmuutokseen sopeutumisen ja lieventämisen suunnittelu (Climate Change Services, C3S)
• Kaupunkialueen suunnittelu, kaupungin viheralueiden monitorointi (S2), Kaupunkialueen laajuus ja leviäminen,
rakentamisen monitorointi, kulttuuriperintökohteiden monitorointi, Maanvajoaminen (SAR interferometria)
Katriina Veijola, Ilmatieteen laitos,
Avoin satelliittidata Turun kaupungin hyötykäytössä työpaja,
3.10.2018, Turku
4.10.2018

9. Esimerkkejä kaupunkisovelluksista
• Montpelier (Ranska): Jätteiden keruun optimointi käyttämällä sensoria ja satelliittiyhteyttä https://eu-
smartcities.eu/news/cities-are-reaching-space-solve-urban-challenges-and-save-money
• Salzburg (Itävalta): Kaupunkiliikkuvuuden parantaminen. Sähköbusseja, joissa satelliittinavigointi.
• Trieste (Italia): Asukkaiden osallistumisen lisääminen. Satelliittinavigointiin perustuva systeemi, jossa
asukkaat voivat laittaa ja katsoa kaupungille lähetettyjä pyyntöjä ongelmien ratkaisemiseksi (esim.
vahingoittuneet lamput, vuotavat putket).
• Praha (Tsekki): Maankäytön seuranta ilma- ja satelliittikuvista.
• Oslo (Norja): Musiikkifestivaalin aiheuttama nurmikon kuluminen (Sentinel data), Maanvajoaminen
rautatieverkostoalueella
• Zurich (Sveitsi): Sentinel ½ -data fuusio kaupungin ekosysteemipalvelujen kartoittamiseen
• Amsterdam (Alankomaat): Siltojen ja rakennusten monitorointi InSAR tekniikalla Sentinel 1 datasta
Katriina Veijola, Ilmatieteen laitos,
Avoin satelliittidata Turun kaupungin hyötykäytössä työpaja,
3.10.2018, Turku
4.10.2018

10. Esimerkki laivan havainnoinnista (ship detection)
Katriina Veijola, Ilmatieteen laitos,
Avoin satelliittidata Turun kaupungin hyötykäytössä työpaja,
3.10.2018, Turku
4.10.2018
Finhub SNAP QGIS
• Käytetään Sentinel 1 dataa, 24.8.2018,
S1B_IW_GRDH_1SDV_20180824T161226_20180824T161251_012407_016E01_6560.data

11. Muutamia esimerkkejä
Katriina Veijola, Ilmatieteen laitos,
Avoin satelliittidata Turun kaupungin hyötykäytössä työpaja,
3.10.2018, Turku
4.10.2018
Sentinel 2 RGB (Kanavat 4, 3, 2; Natural colors) kuva:
Turku 11.8.2018 Turku 10.9.2018 S2A_MSIL1C_20180811T095031_N0206_R079_T34VEN_20180811T120020.SAFE
S2A_MSIL1C_20180910T095031_N0206_R079_T34VEN_20180910T135526.SAFE
Sentinel 1 HH-polarisaation kuva:
Turku 4.3.2018 S1B_EW_GRDM_1SDH_20180304T044856_20180304T044956_009877_011DEC_18D0.SAFE

12. Lisää esimerkkejä
• NDVI (normalized difference vegetation index, kasvillisuus indeksi)
• Sentinel 2 data
• 𝑁𝐷𝑉𝐼 =
𝐵𝑎𝑛𝑑 8𝐴−𝐵𝑎𝑛𝑑 4
𝐵𝑎𝑛𝑑 8𝐴+𝐵𝑎𝑛𝑑 4
• Resoluutio 10 or 20 m
• 5 pvän välein voidaan saada,
riippuen pilvisyydestä
• NDWI (normalized difference
water index)
• 𝑁𝐷𝑊𝐼 =
𝐵𝑎𝑛𝑑 8𝐴−𝐵𝑎𝑛𝑑 11
𝐵𝑎𝑛𝑑 8𝐴+𝐵𝑎𝑛𝑑 11
• Resoluutio 20 m
Katriina Veijola, Ilmatieteen laitos,
Avoin satelliittidata Turun kaupungin hyötykäytössä työpaja,
3.10.2018, Turku
4.10.2018
S2A_MSIL1C_20180910T095031_N0206_R079_T34VEN_20180910T135526.data

13. Ilmanlaatu dataa satelliiteista
• OMI NO2 kartta
• Resoluutio 13km x 24km
• Esim. Helsingissä OMI typpidioksidi karttaa ja in-situ
ilmanlaatumittauksia verrattu toisiinsa.
• Merialueilla näkyvät laivojen päästöt (esim. Välimerellä)
• OMI SO2 kartta
• Rikkidioksidilähteet ja päästöjen estimointi
• Metallisulattamojen (ja kaivosten ja voimaloiden) rikkidioksidipäästöt
• Sentinel 5P Tropomi
• Resoluutio 7km x 3km
• NO2 ilmansaasteseuranta
• Kaupungin ilmanlaadun seuranta (esim. viikonloppuisin parempi)
• Myös CO ja metaani
• Metsäpalojen ja savun leviämisen monitorointi (SO2 ja AAI aerosoli-indeksi (savu,
tulivuorentuhka, aavikkopöly)).
Katriina Veijola, Ilmatieteen laitos,
Avoin satelliittidata Turun kaupungin hyötykäytössä työpaja,
3.10.2018, Turku
4.10.2018

14. Ilmanlaatuun liittyviä julkisia palveluita
• Ilmanlaatusivusto reaaliajassa https://ilmatieteenlaitos.fi/ilmanlaatu
• Myös Euroopan ympäristöviraston sivuilla
• Sampo palvelu sampo.fmi.fi
• Tulivuorenpurkaukset, metsäpalot
• Ilmatieteen laitoksen avoin rajapinta
https://ilmatieteenlaitos.fi/avoin-data
• Havaintojen lataus-palvelu https://ilmatieteenlaitos.fi/havaintojen-lataus#!/ (säähavainnot,
säteilyhavainnot, merihavainnot, ilmanlaatuhavainnot)
• Yhteenvedot ilmanlaadusta https://ilmatieteenlaitos.fi/ilmansaasteet
• Ilmansaasteet ja raja-arvot
• Katupölypäivät
• Copernicus: Allergisoiva siitepöly
• Copernicus CAMS palvelu tarjoaa päivittäisen siitepölyennusteen siitepölymäärän
tasosta (koivu, oliivi, ruoho)
Katriina Veijola, Ilmatieteen laitos,
Avoin satelliittidata Turun kaupungin hyötykäytössä työpaja,
3.10.2018, Turku
4.10.2018

15. Katriina Veijola, Ilmatieteen laitos,
Avoin satelliittidata Turun kaupungin hyötykäytössä työpaja,
3.10.2018, Turku
Kiitos!
Katriina.Veijola@fmi.fi
4.10.2018

16. Ilmatieteen laitos lyhyesti
• Toimii liikenne ja viestintäministeriön alaisuudessa
• Tekee tutkimusta sekä tuottaa sääpalveluita (sää, meri ja ilmasto)
• Pääkonttori Helsingin Kumpulassa ja toimipiste myös Sodankylässä
(Lapin ilmatieteellinen tutkimuskeskus), Kuopiossa (Itä-Suomen
ilmatieteellinen tutkimus, Lento- ja sotilassää) ja Rovaniemellä (Lento-
ja sotilassää).
• Henkilöstön määrä n. 674
• Perustettu 1838
Katriina Veijola, Ilmatieteen laitos,
Avoin satelliittidata Turun kaupungin hyötykäytössä työpaja,
3.10.2018, Turku
4.10.2018

17. Tulvat
• Ilmatieteen laitoksen Arktinen avaruuskeskus tekee tulvan havainnointia ja seurantaa
vuosittaisille Pohjanlahden jokitulville ja sillä on operatiivinen palvelu alueellisille
viranomaisille tulvan peittämän alueen, tulvan syvyyden ja metsätulvien
havainnoimiseksi. Siinä käytetään Cosmo-SkyMed ja Sentinel-1 (HH+HV polarisaatio)
satelliittien SAR dataa ja Maanmittauslaitoksen maankorkeusdataa. Sentinel data antaa
tiedon tulvan peittämän alueen laajuudesta ja syvyys saadaan käyttämällä
korkeusdataa.
Katriina Veijola, Ilmatieteen laitos,
Avoin satelliittidata Turun kaupungin hyötykäytössä työpaja,
3.10.2018, Turku
4.10.2018

18. Jäätilanne: Jääkartta
Katriina Veijola, Ilmatieteen laitos,
Avoin satelliittidata Turun kaupungin hyötykäytössä työpaja,
3.10.2018, Turku
4.10.2018
• Ilmatieteen laitoksen Jääpalvelu tuottaa Itämerelle jääkarttaa. Se käyttää inputtina useita data
lähteitä.
• Jääkartat tuotetaan jääkauden aikana päivittäin.
http://www.copernicus.eu/sites/default/files/documents/User_uptake/Training_Sessions/Tallinn/
3b-1-Patrick-Eriksson-FMI-Sea-Ice-Products-for-Baltic-Icebreaking.pdf

19. Sentinel satelliittien ominaisuuksia
Katriina Veijola, Ilmatieteen laitos,
Avoin satelliittidata Turun kaupungin hyötykäytössä työpaja,
3.10.2018, Turku
4.10.2018
Sentinel
Satelliitti
Spatiaalinen resoluutio Temporaalinen
resoluutio
Laukaisu Instrumentit Sovellukset
S1 9-40m 6 pvä 1A: 3.4.2014
1B: 25.4.2016
Tutka, C-kanava Jään ja laivojen monitorointi,
Öljypäästöt, Merituulet
S2 10 m, 20 m, 60 m 5 pvä 2A: 23.6.2015
2B: 7.3.2017
MSI: Optinen,
multispektrinen
(korkea resoluutio)
Veden laatu, Metsän
muutokset, Maatalouden
monitorointi
S3 300-1200 m < 2 pvä (OLCI)
< 1 pvä (SLSTR,
päiväntasaajalla)
3A: 16.2.2016
3B: 25.4.2018
OLCI: Optinen (keski
resoluutio, 300m)
SRAL:Altimetri
SLSTR: Radiometri ym.
Meren väri, Veden laatu,
Meren pintalämpötila, Palavan
alueen monitorointi
S4 8 km 60 min Meteosat Third
Generation
mukana, 2022
UVN: spektrometri ym. Ilmakehä
S5P 7-68 km 1 pvä (13:30 local
solar time)
13.10.2017 TROPOMI:
spektrometri
Ilmakehä, Ilmanlaatu, Ilmasto,
Otsoni, UV
S5 7.5-50 km 1 pvä Metop-SG
satelliitin mukana,
2021
UVNS: spektrometri
ym.
Ilmakehä
S6 10 pvä 2020 Altimetry Merenpinnan korkeus