Kunstig intelligens giver nye muligheder for kortlægning af havis

DMI og DTU har i de sidste tre år samarbejdet om at udvikle en metode baseret på kunstig intelligens, der kan assistere DMI’s Istjeneste i at udnytte de mange tilgængelige satellitbilleder over Grønland og levere flere og mere rettidige isinformationer til brugerne. Arktisk kommando har testet de nye produkter, som nu også er tilgængelige på ocean.dmi.dk.

Forsvarets inspektionsfartøj bryder sig vej gennem havisen

Forsvarets inspektionsfartøj bryder sig vej gennem havisen. Foto: Jens Jakobsen, DMI Istjenesten.

I mange år har iskortlægning været baseret på visuel fortolkning af forskellige satellitbilleder og manuel digitalisering (optegning) af kortene. I dag er det stadig den metode, de nationale istjenester rundt om i verden anvender til at producere iskort til gavn for sejladssikkerheden. Denne metode anvendes også hos DMI’s grønlandske Istjeneste, som hver dag servicerer skibe i grønlandske farvande med havisinformationer. Iskortlæggerne anvender i dag primært radar (SAR) satellitbilleder fra Copernicus’ Sentinel-1 satellitterne. Det skyldes bl.a. billedernes høje opløsning og SAR-sensorens evne til at se gennem skyer og i polart mørke.

Manuel iskortlægning er en tidskrævende metode

Iskortlægning er en tidskrævende metode, og det bliver derfor sværere og sværere at udnytte de mange nye satellitbilleder, der bliver gjort frit tilgængelige bl.a. gennem EU's jordobservationsprogram Copernicus. Derfor er der behov for en mere effektiv metode til at producere detaljerede og aktuelle havisinformationer til brugerne. Behovet for hyppigere iskortlægning forstærkes yderligere af et stigende antal skibe, som på grund af den klimaskabte udtynding af havisen kan besejle et stadig større område af de grønlandske farvande.

Fra manuel iskortlægning til kunstig intelligens

Det netop afsluttede Innovationsfondsprojekt ASIP (Automated downstream Sea Ice Products har i gennem de sidste tre år arbejdet på at anvende kunstig intelligens til at udvikle automatiske havisprodukter, der kan imødekomme brugernes behov for mere rettidige og detaljerede havisinformationer. Ved brug af såkaldte ”neurale foldningsnetværk” har forskerne i ASIP fundet frem til, at den mest robuste, automatiske fortolkning af havis i de højopløselige radar-satellitbilleder opnås ved at kombinere dem med mikrobølge-radiometerdata fra den japanske AMSR2 (Advanced Microwave Scanning Radiometer 2) satellitsensor. For at træne en model baseret på kunstig intelligens til at skelne is fra vand i satellitbillederne, er modellen blevet ”fodret” med DMI’s arkiv af manuelt udarbejdede iskort og de tilhørende satellitbilleder, som iskortene er udarbejdet på.

Iskort til brugerne i nær-real-tid

Modellen er nu sat i gang på DMI og producerer et automatisk iskort 15 minutter efter et nyt Sentinel-1 satellitbillede ankommer til DMI. De automatiske iskort har en højere rumlig opløsning og bedre tidslig dækning af de grønlandske farvande end de nuværende iskort. DMI’s iskortlæggere får produkterne til gennemsyn, for at sikre at de har en høj kvalitet i alle geografiske regioner og under alle vejrforhold. Desuden hjælper iskortlæggerne med at give input til den fremtidige udvikling af produkterne.

ASIP et rigtigt godt eksempel på, hvordan et forskningsprojekt understøtter udviklingen af Istjenesten, og vi ser frem til at være med i den fortsatte udvikling af produkterne og til at integrere dem i vores service til brugerne.” udtaler Søren Olufsen, chef for DMI’s Istjeneste.

Da Arktisk Kommandos inspektionsfartøj Knud Rasmussen i august 2020 var på togt i Nordvestgrønland modtog de de nye automatiske iskort ombord og hjalp DMI med at evaluere produkternes brugbarhed. Læs mere på Artisk Kommandos Facebookside her. 

Øverst på Istjenestens brugeres ønskeliste er behovet for troværdige og præcise havis-prognoser til deres sejladsplanlægning. Prognose-modellerne kræver input i form af automatiserede, standardiserede og detaljerede havis-informationer fra satellitdata, og derfor er det næste skridt at bruge de nye produkter i DMI’s havis-prognosemodel.

Auto-iskort

Eksempel på ASIP-mosaikprodukt, baseret på flere dages automatiske analyser af enkelte radar-satellitbilleder (angivet ved de sorte rammer). Et lignende produkt kan ses opdateret på ocean.dmi.dk/asip/.

Succes og nye innovative anvendelser

Udover en ny automatisk iskortlægningmetode og nye produkter, har ASIP-projektet også bidraget til at sætte fokus på potentialet indenfor anvendelse af kunstig intelligens og udnyttelse af DMI’s mange spændende arkivdata til at forbedre instituttets tjenester til brugerne. Projektet har nydt godt af at kombinere de forskellige kompetencer, der findes på DMI og DTU samt hos den private projektpartner HARNVIG Arctic & Maritime:

Projektet har været en stor succes og er kommet så langt, med gode resultater på mange områder, fordi det kombinerer DTU’s ekspertise i metodeudvikling, stort kendskab til data og DMI og Harnvigs brugerperspektiv.” udtaler Henning Skriver, Direktør for DTU Space og (nu forhenværende) styregruppeformand i ASIP.

De nye automatiske iskort er tilgængelige på DMI’s hjemmeside for tjenester under udvikling.

Af Kommunikation, Matilde Brandt Kreiner, Jørgen Buus-Hinkler,Tore Wulf og Jacob L. Høyer.
25. maj 2021

Se flere nyheder fra DMI  ♦ Modtag pressemeddelelser fra DMI på mail
Hent vores app til iPhone eller Android ♦ Følg DMI på Twitter og Instagram