Techniek&innovatie

De link tussen baggeren en ruimtevaart


De baggerpluim is vanuit de ruimte zichtbaar

Branche: Baggeren, Havens | Auteur: Jan Spoelstra | Publicatiedatum:

Tijdens het European Space Solutions congres, dat begin deze zomer onder Nederlands voorzitterschap van de EU plaatsvond, werden interessante grensverleggende diensten gepresenteerd. Satellieten kunnen inmiddels ook ondiepe kustwateren goed vanuit de ruimte in kaart brengen, en met het voortschrijden van het Copernicus programma van de EU komen grote hoeveelheden data beschikbaar. Onmisbaar voor de baggerindustrie en havendiensten.

Het Copernicus programma van de EU bestaat straks uit vijf series van meerdere satellieten (Sentinal 1 t/m 5), waarvan Sentinel 1 en 2 inmiddels meer dan een jaar data naar beneden sturen en Sentinel 3 daar net mee begint. Het Franse Mercator Ocean fungeert als dienstverlener die de satellietgegevens voor toepassingen op zee openbaar maakt voor iedereen die ze wil gebruiken. Mercator speelt een coördinerende rol bij het ontwikkelen van maritieme toepassingen van de satellietgegevens. De Sentinel 1 satellieten leveren radardata, de sensoren op de satellieten registreren teruggekaatste radargolven. “Het zijn gegevens waar een leek niets mee kan, maar na complexe verwerkingsstappen geeft het informatie over begroeiing van het aardoppervlak, of vochtgehalte in de bodem”, aldus Meinte Blaas, senior adviseur en onderzoeker bij Deltares dat volop bezig is met het ontwikkelen van kennis om de satellieten in te zetten voor onder andere maritieme toepassingen. “Op het water geeft Sentinel 1 informatie over golfhoogtes, wind en zee-ijs.” 

Optische sensoren

Dat beeld wordt verrijkt door de Sentinel 2 en 3 satellieten met optische sensoren waarmee bedrijven gegevens over slibconcentraties en algengroei kunnen verkrijgen. “Dit levert zeer interessante en relevante data op voor havenautoriteiten en baggerbedrijven, maar het gaat niet vanzelf. Voor je iets met de gegevens kunt, heb je goede computermodellen en een hoop rekenkracht nodig.”

‘Voor je iets met de gegevens kunt, heb je goede computermodellen en een hoop rekenkracht nodig’

Een van de grote uitdagingen bij het monitoren van de zee vanuit de ruimte is volgens Blaas het bepalen van de balans tussen met een hoge resolutie kijken naar een klein oppervlak, of met een lage resolutie kijken naar een groot oppervlak. “Maar ook het kiezen van de golflengtes waar je naar kijkt is niet eenduidig. Je kunt met veel smalle bandbreedtes heel nauwkeurig kijken en concentraties van één stof in zeewater nauwkeurig bepalen, of je kiest voor een grovere bandbreedte en laat specifieke details achterwege.” Deze keuzes worden tijdens het ontwerp van een sensor en een satellietmissie al grotendeels gemaakt. Er zijn daarom verschillende missies zoals Sentinel 2 en 3 tegelijk.

Een volgende moeilijkheid is dat de satellieten niet alle gebieden permanent in kaart brengen. Bewolking is uiteraard een belemmering, maar soms komt er ook door het aan het water grenzende land verstrooid licht binnen op de sensoren, of bij harde wind en schuimkoppen op zee kan het beeld verstoord raken. Blaas: “Je moet in staat zijn om met enkele goede opnames een model van een kustgebied te genereren. Je kunt een baggerpluim (een waaier van opdwarrelend slib achter een baggerschip, red.) vanuit de ruimte zien, maar meestal niet de hele baggerpluim. Op een gebied van een paar vierkante kilometer waarover de baggerpluim zich uitstrekt kan het zijn dat je maar een handjevol blokken van 100 tot 1000 vierkante meter aan goede satellietbeelden binnenhaalt, en dan moet je die combineren met een rekenmodel. Daarom vergt het gebruik van satellietopnames veel kennis en rekenkracht.” 

Maasvlakte 2

Tijdens de aanleg van Maasvlakte 2 is van 2007 t/m 2012 via satellieten veel kennis opgedaan in het meten van de verspreiding van slib. Volgens de ontgrondingsvergunning moest om de twee weken op drie representatieve plaatsen t.o.v. de zandwinputten het slibgehalte in verticale profielen worden gemeten. Daarmee moest de projectorganisatie van Maasvlakte 2 aantonen dat het zee(bodem)leven nauwelijks hinder ondervond van de baggerwerkzaamheden, een claim uit de vele milieueffectrapportages rondom deze grote havenuitbreiding.

Volgens Wil Borst van Havenbedrijf Rotterdam vond de projectorganisatie Maasvlakte 2 het niet voldoende om met slechts drie raaien om de twee weken te monitoren. Daarom werd het MoS2 project gestart (Model-Supported Monitoring of Suspended Matter). “Om echt met minder metingen toe te kunnen, hebben we betere modellen en extra rekenkracht nodig. Om de getijdenbeweging en verspreiding van slib over één jaar (achteraf terugkijkend) te modelleren, moest Deltares een week lang rekenen”, aldus Borst.

Voor de effectmonitoring van Maasvlakte 2 hebben Deltares en VU IVM de situatie tot begin 2012 geanalyseerd met data-assimilatie van de satellietbeelden, tot de Envisat-satelliet het begin 2012 begaf. “Het wordt de komende jaren interessant om te zien of modernere satellieten en meer rekenkracht de voorspellende kracht van rekenmodellen gecombineerd met satellietbeelden kan vergroten”, aldus Borst. “We hebben hier veel tijd, geld en energie in gestoken, het zou zonde zijn als deze kennis op de plank blijft liggen.”

Loodsen en sleepdiensten

Momenteel werkt Deltares aan een pilot voor Rijkswaterstaat om de waterkwaliteit te monitoren om zo wellicht op termijn het feitelijke bemonsteren met schepen ver op zee te vervangen. Er wordt dan gekeken naar slibgehalte en algengroei. Blaas besluit: “Maar voorlopig hebben we monsters nog wel nodig om het gecombineerde beeld van rekenmodellen met satellietgegevens te valideren. We kunnen met satellieten ook heel goed in kaart brengen hoe zoet water van rivieren de zee met zijn eigen getijdenbeweging in stroomt. In de toekomst zouden we nuttige toepassingen voor loodsen of sleepdiensten kunnen ontwikkelen.”

Over de openingsfoto:
De contrasten in kleur van de oppervlaktelaag van het water zijn met het oog al waarneembaar. Door de onderliggende data op verschillende golflengten te analyseren kan deze informatie worden omgezet in concentraties zwevend stof. (Beeld verkregen met Acolite toolbox (RBINS) o.b.v. satelliet-data van ESA, Marieke Eleveld Deltares).

Onderwerpen
Deel deze pagina
Betabanen

Maritiem Nederland

Welkom op de site van Maritiem Nederland, hét opinie- en vakblad voor de gehele maritieme sector in Nederland.

Editie MN 09-2018

Partners Maritiem Nederland