Космоснимки: что это такое и как их использовать

Космоснимки представляют собой наиболее реалистичное изображение местности по сравнению с картами. На изображении карта пожаров, скриншот с сайта fires.ru

В чем плюсы использования космических снимков? Какие есть популярные проекты, и с помощью каких инструментов можно самому сделать карту с космоснимками? На эти вопросы замредактора Теплицы Наталье Барановой ответил научный сотрудник Сколковского института науки и технологий, генеральный директор стартапа Geoalert Георгий Потапов и руководитель отдела тематической обработки данных дистанционного зондирования компании "Совзонд" Сергей Мышляков. Специалисты рассказали о том, насколько это направление популярно и какой приносит эффект.

Что такое космоснимки?

Космоснимки представляют собой наиболее реалистичное изображение местности по сравнению с картами. Сейчас, по словам гендиректора стартапа Geoalert Георгия Потапова, разрешение аэрофотосъемки на картографических сервисах в Интернете – несколько сантиметров, что позволяет рассмотреть детали, которых не увидите на картах.

Основа космоснимков – дистанционное зондирование Земли. Это наблюдение поверхности Земли наземными, авиационными и космическими средствами, оснащенными различными видами съемочной аппаратуры.

В чем их плюсы?

Во-первых, по мнению руководителя отдела тематической обработки данных дистанционного зондирования компании "Совзонд"Сергея Мышлякова, космические снимки выступают в качестве основы для топографического и тематического картографирования. Современные планы и карты, в том числе такие ресурсы, как GoogleMaps, YandexMaps, Open Street Maps, создаются именно на основе данных космической съемки.

Во-вторых, космические снимки – надежная основа для мониторинга процессов и явлений, которые находят отображение на картах. "По снимкам оперативно обновляются карты, составляются прогнозы погоды, выявляются очаги чрезвычайных ситуаций, решаются земельные споры, прогнозируется урожайность. Сфера применения данных космического дистанционного зондирования Земли огромна", – подчеркнул специалист.

Еще по теме: Илона Журавлева: Чиновникам стало проблематичнее лгать про вырубки и пожары благодаря картам

К плюсам космосников Сергей Мышляков отнес актуальность данных, оперативность получения информации, большой единовременный пространственный охват, сопоставимость.

Также эксперты относят к плюсам важное свойство космоснимков – мультиспектральность, которая позволяет дешифрировать (выделять) разные объекты, не столь различимые или вовсе не видные в оптическом диапазоне. 

На современных космических платформах установлена аппаратура, позволяющая вести наблюдения в видимом, инфракрасном, микроволновом, радиолокационном диапазонах, каждый из которых пригоден для решения широкого круга прикладных задач.

Например, в ближних инфракрасных каналах лучше различимы типы и состояние растительности, а в средних инфракрасных каналах можно, к примеру, детектировать лесные пожары.

Слева на изображении: раскрашенный гиперспектральный снимок. А справа поиск по картинкам считает эти изображения похожими на снимок слева.

 

 

Космоснимки популярны?

Космоснимки не были и не должны быть популярнее, то есть чаще просматриваться, чем карты. Так считает Георгий Потапов. "Популярнее они были разве что в 2005 году, когда Google опубликовал первое высокодетальное покрытие на крупные города мира. С тех пор так называемые "спутниковые карты" стали must have на картографических сервисах интернет-порталов", – говорит Потапов. 

По словам Потапова, оцифровку снимков с целью создания карт может освоить любой начинающий фотограф, используя краудсорсинговые сервисы в Интернете. Однако дешифрированием по спектральным характеристикам обычно занимаются специалисты в своих тематических областях, таких как геология, природопользование, лесное хозяйство и другие.

Еще по теме: Карты: что делать, когда дизайн картографических проектов важен, но получается некрасиво

А вот Сергей Мышляков уверен, что проекты, связанные с использованием космических снимков, чрезвычайно популярны. Это произошло благодаря появлению в открытом доступе большого количества регулярно обновляющихся космических снимков.

Отдельно Сергей выделил направление интеллектуального анализа данных (data science). "Обработка космических снимков является одним из наиболее явных приложений data science в части добывания полезной информации из огромного массива данных (data mining). Для этих целей широко используются технологии машинного обучения (machine learning)", – объяснил специалист. 

Проекты с космоснимками

В категории популярных краудсорсинговых проектов, по словам Георгия Потапова, очень успешной была Wikimapia, так и не нашедшая свою бизнес-модель. Участники проекта Openstreetmap пользуются несколькими базовыми слоями для оцифровки, в том числе и "спутниковыми покрытиями" коммерческих компаний, предоставленными бесплатно для этого проекта.

В Openstreetmap есть несколько инструментов картирования, в том числе очень удобный онлайн-редактор карт, который позволяет добавить внешний сервис, как подложку для оцифровки.

Openstreetmap ID (openstreetmap.org): С помощью картографических online редакторов можно подключать снимки с внешних источников для картирования
Openstreetmap ID (openstreetmap.org): С помощью картографических online редакторов можно подключать снимки с внешних источников для картирования.

Компания, которая так и называется "Космоснимки", запускала несколько проектов тематических сервисов на основе съемки из космоса. В том числе "карту пожаров", которая отображает оперативно обновляемую информацию о природных пожарах на основе алгоритмов измерения температурной разности в инфракрасных каналах съемки.

Карта пожаров (fires.ru) - кластеры “термоточек” и статистика по регионам России
Карта пожаров (fires.ru) – кластеры "термоточек" и статистика по регионам России.

К последним успешным проектам Георгий Потапов отнес эффективное применение нейросетей для распознавания объектов на космоснимках и аэрофотосъемке. К таким проектам относятся все те же карты Google, часть городов в которых по территории США отрисовывается с использованием нейросетевых алгоритмов. Библиотеки Mapbox и Microsoft, которые также направлены на автоматизацию картографии.

Еще по теме: Greenpeace: как активисты могут использовать космоснимки

Также стоит привести в пример проект стартапа Geoalert "Geoalert city", который сделан совместно со Сколковским институтом науки и технологий. "Мы разработали сегментационную модель, выделяющую здания и типы строений, и дополнили ее моделью восстановления высот зданий по тени и боковой стенке, видимой при наклонном угле съемки со спутника. Таким образом, любую городскую территорию, на которую доступны высокодетальные космоснимки или аэрофото, можно обработать и получить информацию по количеству и типам застройки и обобщенному числу жителей", – рассказал Потапов.

Geoalert City (geoalert.io) анализ городской застройки по спутниковым подложкам
Geoalert City (geoalert.io) анализ городской застройки по спутниковым подложкам.

Еще можно выделить такие проекты, в которых используются космоснимки:

  • GoogleMaps;
  • YandexMaps;
  • открытая карта мира Open Street Maps;
  • открытая картографическая энциклопедия Wikimapia;
  • глобальная карта видов земель GeoWiki;
  • универсальный глобальный сервис мониторинга NASA WorldView;
  • сервис мониторинга пожаров FIRMS;
  • сервис мониторинга лесов ForestWatch;
  • сервис сельскохозяйственного мониторинга Sen2Agri;
  • платформа EO Browser (ESA);
  • сервис погоды OpenWeatherMap.

Эффект от космоснимков, по мнению Сергея Мышлякова:

  • точность в определении местоположения объектов (военная отрасль, кадастр, право, территориальное планирование);
  • оперативное реагирование на чрезвычайные ситуации и оценка мер по борьбе с ними;
  • оценка негативного влияния на состояние окружающей среды с целью его минимизации;
  • спасенные жизни;
  • выявленные нарушения;
  • принятие решений по оптимизации сельскохозяйственного производства.

Инструменты для создания карт с космоснимками

Благодаря встроенным инструментам этих сервисов карты может создавать любой желающий.