Все статьи

Общественный экомониторинг и космоснимки. Часть 2: открытые источники данных

6 Сентября
0
Продолжаем серию образовательных материалов о дистанционном мониторинге территорий с помощью общедоступных космоснимков. Сегодня наш эксперт Ольга Чупаченко расскажет об основах дистанционного зондирования Земли и о том, где искать бесплатные снимки.

Сегодня Ольга Чупаченко расскажет о том, что такое дистанционное зондирование земной поверхности и какие существуют доступные источники космических снимков земной поверхности.

Зондирование из космоса

Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) — это наблюдение поверхности Земли наземными, авиационными и космическими средствами с помощью съемочной аппаратуры.

Под данными ДЗЗ понимают космические снимки, полученные с искусственных спутников Земли, прошедшие обработку и представляющие из себя растровое изображение поверхности Земли, а также файлы с пространственными данными о снимке. Данными ДЗЗ также являются и материалы аэрофотосъемки, произведенной с самолетов, вертолетов, управляемых беспилотных летательных аппаратов (БЛА).

Дистанционный мониторинг на основе космических снимков особенно важен, когда речь идет об отдаленных на труднодоступных территориях. Использование методов ДЗЗ получает все большее распространение, поскольку они обладают рядом существенных преимуществ:

- охватывают большие территории и незаменимы в удаленных и труднодоступных местах;

- информативны за счет большого спектра диапазонов и режимов съемки;

- оперативны (бесплатные космические снимки появляются в общем доступе в течение первых суток, частота съемки одного и того же квадрата - несколько дней, у разных спутников она варьирует);

- объективны (космический снимок имеет точное время съемки, индивидуальный номер, его невозможно подделать, поскольку вы всегда получите лишь копию из генеральной базы данных любого профильного агентства, и намеренное искажение информации всегда можно установить);

- их использование часто дешевле, чем организация исследовательских экспедиций и камеральной обработки данных (кроме того, для многих задач подойдут снимки с каналами, имеющими разрешение в 10-30 м, которые уже давно находятся в бесплатном доступе);

- дают точную топографическую основу для составления карт изменений структуры территорий;

- цифровой формат материалов ДЗЗ и использование специальных программ для их обработки и анализа обеспечивают быстрое получение результатов.

Однако оговоримся, что при работе с дистанционными материалами необходимо учитывать, что эти методы не могут полностью заменить все полевые исследования, но их использование позволяет делать более масштабную, всестороннюю и глубокую оценку техногенного и антропогенного воздействия на природные объекты.

С помощью методов ДЗЗ, к примеру, можно получить данные, о динамике растительного покрова, а также об изменении его состава и благополучия. На космоснимках хорошо также видны вырубки, погибшие массивы леса и даже можно различать породы деревьев и их санитарное состояние по цвету листвы, что может быть индикатором, в том числе, химического загрязнения местности.

С помощью космоснимков можно легко отследить нарушения почвенного покрова, развитие эрозионных процессов, выявлять загрязнения поверхностных вод взвешенными веществами при добыче россыпного золота. Регистрируются мощные источники техногенных наносов и взвесей, которыми являются открытые карьерные разработки, обогатительные фабрики, хвостохранилища, а также отработанные месторождения.

Где искать космоснимки?

Для начала еще немного теории.

Космические спутники фотографируют Землю не только в видимой, но и в невидимой части спектра. Выяснилось, что именно эти зоны спектра позволяют уловить наиболее ценную информацию. Наилучшие характеристики пространственной информации о земной поверхности, находящейся в открытом и бесплатном доступе, на сегодняшний день имеют спутники Landsat 8 и Sentinel-2.

Американская исследовательская программа Landsat является, пожалуй, самым известным источником получения спектрозональных изображений, ее спутники начали вывозить на орбиту в 70-х годах прошлого столетия. Последний из семейства спутников  Landsat  - Landsat 8 был запущен в 2013 году.

Уровень пространственного разрешения снимков Landsat составляет 30 метров в спектральных каналах при ширине захвата на местности 180 км. Один и тот же квадрат фиксируется раз в 16 дней, но серии снимков идут "внахлест", поэтому в реальности одно и то же место можно увидеть раз в 5-6 дней.

Программа Copernicus с более современными спутниками Sentinel выполняется Европейским космическим агентством с 2014 года.  Спутники предназначены для мониторинга использования земель, растительности, лесных и водных ресурсов, также могут применяться при ликвидации последствий стихийных бедствий. Спутники серии Sentinel-2 запущены в 2015 и 2017 году.

Их разрешение для разных диапазонов частот (каналов) 10, 20 и 60 метров. Ширина полосы съемки 290 км, периодичность съемки - 10 дней, одно и то же место может выпадать раз в 2-3 дня.


Спутник Sentinel-2 (фото с сайта Европейского космического агентства www.esa.int)

Ежегодно по программе Copernicus на орбиту выводятся новые спутники. Так, в ноябре 2020 года запущен Sentinel-6, предназначенный для изучения Мирового океана и последствий изменения климата на планете. Предполагается что со временем их будет более десятка.

Снимки этих и других спутников находятся в открытом доступе на портале EarthExplorer Геологической службы США (US Geological Survey) - https://earthexplorer.usgs.gov/ Здесь вы скачаете большой архив со многими слоями (каналами) снимка, и чтобы увидеть цветное изображение, понадобится обработка в ГИС-программе  (об этом мы поговорим в следующих публикациях), пока же рассмотрим ресурсы, где можно искать уже обработанные и готовые для просмотра и использования снимки - портала EOS и Sentinel-Hub.

EOS: сельское хозяйство, но не только

Сервис EOS – продукт компании EOS Data Analytics, основанной в 2015 году в Кремниевой долине. Сервис создан для доступа к спутниковому мониторингу в различных отраслях, но в первую очередь - в растениеводстве.

На портале требуется пройти несложную регистрацию (есть русскоязычный интерфейс).

Руководство для пользователей: https://eos.com/ru/products/crop-monitoring/user-guide/.

На первых страницах портала можно увидеть снимки высокого разрешения, но лишь годовой давности. Самый последний из них вы сможете рассмотреть, но допуск к архиву уже требует оплаты (как и более свежие снимки).


В разделе продуктов следует найти вкладку «Спутниковый мониторинг»:

Оперативные снимки спутников Landsat 8 и Sentinel-2 доступны через продукт компании EOS - Land Viewer, https://eos.com/landviewer/:



С помощью рамки очертите нужную зону поиска. Важно помнить: за 24 часа вы можете просмотреть только 10 снимков (при этом не важно, в каком контуре). Даже небольшой фрагмент съемки Sentinel-2 будет считаться как целый снимок. Поэтому советуем выбирать, не торопясь, стараться подбирать фрагменты с наменьшей облачностью.

Как это сделать? Все начинается со значка выбора сцены Scene search:

Здесь выбираете Passive sensors (day), задаете интервал дат и ставите галочки напротив спутников Sentinel-2 и Landsat 8. Они появляются в правой колонке.


При наведении курсора, контуры снимка отразятся на карте. Но чтобы снимок «проявился», нужно щелкнуть по нему мышкой два раза.


Как только вы откроете выбранный снимок, наверху закрасится один из 10 квадратиков вашего суточного лимита на просмотр. С помощью инструмента «Линейка» можно производить измерения. Обработанное изображение можно также скачать и открыть в ГИС-программе. На представленном примере выбран контур вокруг озера Байкал. В правом окне показаны снимки, которые сделаны спутниками за указанный период.

С остальными возможностями портала можно познакомиться, изучив руководство для пользователей

Портал Sentinel-hub

Портал специализируется на снимках спутника Sentinel-2. В нем есть «листалка» снимков по датам, причем можно выбрать готовые комбинации каналов.

На сайте так же требуется пройти несложную регистрацию.


Главная страница портала Sentinel-hub, https://www.sentinel-hub.com/

Перед тем, как начать работу, выберите максимальный бесплатный срок пользования - 31 день и нажмите подчеркнутую кнопку Sentinel Hub. Через месяц (если хотите продолжать пользоваться беcплатной версией, потребуется регистрация с нового email).


После регистрации и авторизации выберите просмотрщик снимков Sentinel Playground.


Далее нажмите зеленую кнопку, предситавленную на картинке ниже. На Sentinel-Hub есть «листалка» снимков по датам (причем можно выбрать готовые комбинации каналов), а на вкладке EO Browser можно производить измерения, находить координаты точек и выполнять другие операции.


На Sentinel-Hub есть «листалка» снимков по датам, (причем можно выбрать готовые комбинации каналов), а на вкладке EO Browser можно производить измерения, находить координаты точек, менять комбинации каналов съемки и выполнять другие операции.


Путеводитель по панели инструментов на английском языке есть вот здесь


Снимок озера Байкал спутника Sentinel-2 в комбинации Agriculture

Работая с открытыми источниками космоснимков следует, однако, понимать, что разрешение уже обработанных изображений, которые можно найти на тех же порталах EOS и Sentinel-Hub не очень высокое, а набор аналитических инструментов в онлайне весьма ограничен. Для серьезной работы с космоснимками и поиска изменений на местности, не видных невооруженным глазом, нужны необработанные снимки (в формате «как есть»), а также программное обеспечение для работы с геоинформационными системами, о чем мы поговорим в следующих публикациях.

Текст и иллюстрации: Ольга Чупаченко

На данном сайте могут использоваться материалы АНО "Гражданская инициатива против экопреступности", признанной НКО-иностранным агентом (решение Минюста РФ от 25.10.2019г.)

Подписка на рассылку
Будь в курсе наших событий
Теги