Kartering av stormfälld skog med SAR Resultat från försökskampanjerna 2006 och 2009

1. Kartering av stormfälld skog med SAR Resultat från försökskampanjerna 2006 och 2009 Leif E.B. Eriksson, Maciej J. Soja, Lars M.H. Ulander Chalmers tekniskahögskola Institutionenförrymd- ochgeovetenskap Göteborg Johan E.S. Fransson, Andreas PantzeSverigeslantbruksuniversitetInstitutionenförskogligresurshållningUmeå

2. Innehåll • Bakgrund • Mål • Tillgängliga data • Resultat • Slutsatser

3. Stormen ”Gudrun” (Jan. 8/9 2005) Source: http://www.smhi.se

4. Storm damage • On the 8th of January 2005 the hurricane Gudrun hit southern Sweden. • About 70 million m3damaged timber. Costs billions of Euros. • In some areas forest equivalent to seven annual harvests was blown down in one night. • Initially over 400000 homes were left without electricity and over 200000 without a phone connection. • International Charter: Space and Major Disasters was activated on the 14th of January 2005.

5. Fältbesök efter stormen 2005 Väg

6. Mapping needs after hurricane • Strategic (days/weeks) • Statistics on how much damage? • Rough indication of extent? • Operational (weeks/months) • Detailed maps indicating damaged areas. • Logistical planning • Damage and risk assessment • insect and fire outbreaks • archeological sites, nature reserves, key habitats • electrical power grid

7. Mål Generellt mål: • Storskalig kartering av stormfälld skog med satellitbilder Mål för studien: • Undersökamöjligheternaattdetekterastormfälldskog med radardata (SAR) frånnyasatellitersom TerraSAR-X, Radarsat-2 och ALOS.

8. Testområde – Remningstorp • 1600 ha hemi-boreal skog i Västra Götalands län (58° N)

9. Time December 2006 Augusti 2006 Detektering av stormfälld skog Första kampanjen: Andra kampanjen: September 2009 November 2009

11. Fältdata Mosaik av digitala flygfoto från UAV. Mosaiken visar tre simulerat stormfällda bestånd från 2009, vardera ca 110 × 110 m2 Fotografi av ett av de simulerat stormfällda bestånden 2009.

12. Tillgängliga SAR data • 2005 storm: • Envisat ASAR, Radarsat-1, • Carabas-II (flygburen VHF SAR) • 2006 kampanj vid Remningstorp: • ALOS PALSAR • Carabas och Lora (airborne VHF and UHF) • 2009 kampanj vid Remningstorp • TerraSAR-X • Radarsat-2 • ALOS PALSAR

13. International Charter: Space and Major Disasters 2005 L.M.H. Ulander, G. Smith, L. Eriksson, K. Folkesson, J.E.S. Fransson, A. Gustavsson, B. Hallberg, S. Joyce, M. Magnusson, H. Olsson, A. Persson, and F. Walter, “Mapping of wind-thrown forests in southern Sweden using space- and airborne SAR,” in Proc. IGARSS 2005, Seoul, Korea, July 25-29, 2005, pp. 3619–3622.

14. SAR sensorer 2009

15. Resultat 2006

16. Efter Före 35° 80° Flygriktning 35° Flygriktning 80° Flygburna data 2006 LORA P-band CARABAS VHF-band

17. Sommar 2006 Gammal granskog Höst 2006 Simulerad stormfällning Vinter 2006 Kalhygge Satellitdata 2006 Medelintensitet från ALOS PALSAR bilder (look angle 34.3°, HH-polarisation) för 4 referensbestånd and 4 behandlade bestånd

18. Resultat 2009

19. ALOS PALSAR FBD Before simulated wind-throw Acquisition date: 2009-07-08 HH polarization Look angle 34.3° Ascending orbit After simulated wind-throw Acquisition date: 2009-10-08 HH polarization Look angle 34.3° Ascending orbit Ratio of images acquired on 2009-10-08 and 2009-07-08

20. Radarsat-2 UltraFine Before simulated wind-throw Acquisition date: 2009-08-23 HH polarization Look angle 41° Ascending orbit After simulated wind-throw Acquisition date: 2009-10-10 HH polarization Look angle 41° Ascending orbit Ratio of images acquired on 2009-10-10 and 2009-08-23

21. TerraSAR-X Before simulated wind-throw Acquisition date: 2009-09-04 HH polarization Look angle 38° Ascending orbit After simulated wind-throw Acquisition date: 2009-10-07 HH polarization Look angle 38° Ascending orbit Ratio of images acquired on 2009-10-07 and 2009-09-04

22. 2009/09/09före stormsimulering

23. 2009/10/23under stormsimulering

24. 2010/09/07Efter träden tagits bort

25. Alla tre datum(röd: före, grön: under, blå: efter) Aha! Kalhygge!

26. Skuggor beroende av satellitbana Date: 20091007 Track: 146 Ascending orbit Inc. angle: ~41° Date: 20091009 Track: 002 Descending orbit Inc. angle: ~44° Date: 20091014 Track: 078 Descending orbit Inc. angle: ~34° Date: 20091012 Track: 055 Ascending orbit Inc. angle: ~50°

27. Förändring i radarintensitet Sex TerraSAR-X bilder från track 146 Skuggade områden exkluderade! Backscatter [dB] Mogen skog Stormfällning Kalhygge

28. Sammanfattning • Data från nya radarsatelliter gör det möjligt att förbättra kartläggningen av stormfälld skog och kalhyggen. • Skuggeffekterna som skapas mellan stående och fällda träd är en viktig indikator för att detektera stormfälld skog. Kräver radarbilder med hög upplösning, tex TerraSAR-X, COSMO-SkyMed eller Radarsat-2.

29. Sammanfattning • Med radarsatelliter som TerraSAR-X, Radarsat-2 och COSMO-SkyMed kan man snabbt få bilder över stormskadad skog, oberoende av moln och solljus. • För radarbilder med kort våglängd (X-band) är intensiteten för stormfälld skog något högre (1-2 dB) än för omgivande skog. • Radarbilder med lång våglängd ger en mer direkt koppling till förändring i biomassa och är mer lämpade för kartering av hyggen.

30. Acknowledgments • Rymdstyrelsen • Hildur och Sven Wingquist’sstiftelse • TerraSAR-X – provided by German Aerospace Center (DLR) under the agreement for proposal LAN0126 • Radarsat-2 – within the Canadian program for Science and Operational Applications Research for Radarsat-2 (SOAR), Project Number 3931 • ALOS PALSAR – JAXA EORC, within the framework of the JAXA Kyoto & Carbon Initiative