Машкевич Т. В. Космонавтика — сельскому хозяйству. М.: Колос, 1984. — 96 с.

”Сбер” ведет разработку геоаналитической платформы

“Сбер” разрабатывает геоаналитическую платформу "Геометрия". Нейросеть платформы должна выполнять предобработку спутниковых снимков, размечать отдельные объекты (поле, лес, здание и т. п.) и определять их свойства по различным параметрам. Предполагается, что платформа будет применяться для решения широкого круга задач, существенно сокращая время на разработку прикладных моделей.

Во многих изданиях сказано, что ““Сбер” представил геоаналитическую платформу …“, но самой платформы в сети нет. Представлена она в рамках ПМЭФ-2023 и как будет выглядеть в реальности — пока неясно. Судя по пресс-релизу, она будет выполнять семантическую сегментацию и что-то еще, спрятанное за фразой “определять их свойства по различным параметрам”. И будет использоваться в качестве движка для прикладных моделей. Может получиться интересно. Но — поживем-увидим.

Продолжаем знакомится с фрагментами из книги
Машкевич Т. В. Космонавтика — сельскому хозяйству (начало).

Глобальное потепление?
Известно, например, что в результате работы многочисленных промышленных установок на Земле наблюдается неуклонное повышение содержания углекислого газа в атмосфере, что в конечном счете, по мнению известного лесовода академика ВАСХНИЛ И. С. Мелехова, может привести к перегреванию биосферы, если подобная тенденция будет развиваться. Природа ответила на это нарушение сложившихся в процессе эволюции соотношений увеличением объемов крон древесно-кустарниковой растительности. Таким образом, пока природа стремится увеличением зеленой биомассы, поглощающей, как известно, в процессе фотосинтеза атмосферный углекислый газ и выделяющей кислород, остановить этот процесс. Но как будут дальше развиваться события? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, необходимо тщательно следить (путем постановки соответствующих, периодически повторяющихся дистанционных наблюдений) за достаточно большими лесными регионами.

Исследования Мирового океана
С помощью космических аппаратов проводятся океанографические исследования. В течение ряда лет изучение поверхности океана из космоса осуществлялось в нашей стране (еще до запуска орбитальных станций «Салют») со спутников серии «Космос». Так, механизм взаимодействия океана с атмосферой изучался, в частности, с низкоорбитальных спутников «Космос-149» и «Космос-320». Исследования излучения суши и океанов Земли в сантиметровом и инфракрасном диапазонах проводились со спутников «Космос-243», «Космос-384». Эта информация дополнялась сведениями метеорологических спутников «Метеор» и «Природа». В этот же период удалось отработать ретрансляцию океанологической информации с буев через спутники. В феврале 1979 года был осуществлен запуск первого советского специализированного спутника для исследований океана «Космос-1076». Он обеспечивал наблюдения океана в видимом, инфракрасном и сверхвысокочастотном диапазонах и входил в систему «спутник-буй-корабль», которая помогала следить за температурой поверхности океана.

Практика последних лет (начало 1980-х годов) показывает, что гидрологические, в том числе океанологические и гляциологические, исследования могут проводиться не только визуально-оптическими методами, но и дистанционно, сверхвысокочастотными радиометрами. Результаты первых экспериментов по измерению радиотеплового излучения Земли из космоса показали большие преимущества СВЧ-метода для определения в числе прочих и характеристик морских дрейфующих льдов, в частности, данные о распределении на глубине их температуры, солености и плотности льда. Кроме того, достаточно обоснованная связь между физико-химическими и электрическими характеристиками морских льдов в диапазоне 0,8–8,0 сантиметров позволяет численно исследовать вариации их радиотеплового излучения.

Система метеоспутников
<…> большая перспектива в исследованиях облачного покрова и верхних слоев атмосферы, начиная с высот 200—300 километров, открылась с созданием искусственных спутников Земли. Спутники для метеорологических целей начали разрабатываться в нашей стране в соответствии с программой изучения космического пространства, объявленной 16 марта 1962 года. На первом этапе были созданы и испытаны на спутниках серии «Космос» электротехнические устройства, обеспечивавшие стабилизацию спутника и ориентацию его корпуса на центр Земли. Проверялась также работа автоматических устройств энергетической системы, управлявших солнечными и химическими батареями. На втором этапе был создан и испытан спутник «Космос-122». На этом спутнике комплекс приборов для метеорологических исследований — телевизионных, актинометрических, инфракрасных — сочетался с системой, обеспечивавшей многомесячное функционирование спутника на орбите («Космос-122» успешно работал в течение четырех месяцев). Это позволило перейти к следующему этапу работ и в течение 1967 года запустить уже чисто метеорологические спутники «Космос-144» и «Космос-156». С выводом на орбиту спутника «Космос-156» в нашей стране была образована экспериментальная метеорологическая космическая система «Метеор», которая предназначалась для изучения и отработки принципов построения действующей системы, способной обеспечить регулярное получение широкого комплекса метеорологических данных в масштабе всей планеты с удовлетворением требований службы погоды в отношении точности, пространственного разрешения, периодичности, синхронности наблюдений и скорости доведения информации до интересованных в ней организаций.

#история

Цитата про закономерности спектральной отражательной способности почв уходит в рубрику “Основы ДЗЗ”.

Краткий анализ спектров отражения основных типов почв, расположенных в различных географических зонах, показал, что для них характерно постепенное увеличение спектральной яркости с ростом длин волны в видимой и ближней инфракрасной области спектра. Причем у светлых почв это увеличение происходит быстро, у темных — медленнее. Отличительная особенность кривых спектрального отражения: почвы имеют различную степень селективности (избирательности) по спектру. <…> факторы влияния на спектральную отражательную способность почв: с увеличением шероховатости почвы альбедо ее сильно уменьшается; спектральная яркость почв растет с уменьшением размеров ее фракций; с увеличением шероховатости почвы уменьшается ее коэффициент спектральной яркости (КСЯ); увлажнение резко снижает спектральную яркость почв, так как почва после увлажнения темнеет; отражательные свойства почв изменяются в течение дня (выше поднимается солнце — увеличивается и КСЯ почв). Существует также определенная зависимость спектральных отражательных свойств от содержания гумуса в почвах, а также от содержания в ней окислов железа, различных минералов и солей. Исследования показали, что интенсивность отражения находится в обратной зависимости от содержания железа и может быть выражена определенным уравнением, которое позволяет весьма точно определить содержание гумуса по спектрофотометрическим характеристикам.

#основы

Завтра будет материал про открытые радарные данные.

Радарные данные в свободном доступе: Sentinel-1

Все радарные данные, представленные на платформе Google Earth Engine (GEE), содержат информацию только об амплитуде отраженного радарного сигнала. Такие данные называются Ground Range Detected (GRD). Полные радарные данные, так называемые Single Look Complex (SLC), содержат информацию об амплитуде и фазе сигнала. Только такие данные пригодны для построения радарных интерферограмм. Кстати, данные GRD тоже являются результатом обработки данных SLC.

Разберемся, где, кроме GEE, хранятся открытые радарные данные. Сначала рассмотрим данные Sentinel-1, как самые распространенные, а затем данные других спутников.

Sentinel-1 — это группировка, состоящая из пары радарных спутников C-диапазона. Аппарат Sentinel-1A запущен в 2014 году и работает до сих пор. Sentinel-1B запущен в 2016 году, а в декабре 2021 года связь с ним была потеряна. Новый аппарат Sentinel-1C предполагалось запустить в апреле текущего года, но из-за аварии ракеты Vega-C запуск отложен на неопределенное время.

Все спутники Sentinel создаются и запускаются по программе Copernicus (Коперник) — это программа Европейского Союза по наблюдению и мониторингу Земли. В рамках программы проводятся спутниковые и другие наблюдения земной поверхности, данные которых, как правило, предоставляются бесплатно.

Данные Sentinel-1 хранятся в:

* Copernicus Open Access Hub — место, где собраны почти все данные аппаратов Sentinel (для Sentinel-5p есть отдельное хранилище). Можно сказать, родина данных Sentinel. Здесь есть как данные Sentinel-1 SLC, так и данные Sentinel-1 GRD. Для скачивания необходима регистрация.* Есть поддержка REST API (справка). Проблема в том, что на скачивание наложено ограничение: не более двух параллельных процессов,** да и скорость не всегда ахти. У ряда европейских стран есть свои центры доступа к данным Sentinel.
Снимки, сделанные за последней месяц, скачиваются сразу.*** Более ранние снимки извлекаются из архива в течение 1 часа, после чего доступны для скачивания следующие трое суток.

* Alaska Satellite Facility (ASF). ASF — один из центров распространения данных NASA (Distributed Active Archive Center, DAAC), специализирующийся на радарных данных. Здесь также бесплатная регистрация — общая для всех сервисов NASA EOSDIS Earthdata. REST API есть (справка), ограничений на скачивание нет и скорость выше, чем у Copernicus Open Access Hub.**** На ASF есть данные SLC, GRD, а также предобработанные данные HyP3 и ARIA GUNW. А еще — здесь есть масса обучающих материалов по работе с радарными данными.

* Copernicus Browser дает возможность скачивать данные GRD, SLC, OCN и L0. Подробнее о коллекциях данных можно узнать здесь. В браузере слева видны две вкладки: Visualize и Search. После бесплатной регистрации, из второй доступно скачивание. В отличие от Copernicus Open Access Hub, здесь все доступные снимки можно скачать сразу. Снимки предоставляются в формате SAFE. Про доступ по API.

* NASA Earthdata Search — еще одна точка доступа к данным Sentinel-1 от NASA. Физически, данные берутся из ASF, но, возможно, интерфейс Earthdata Search кому-то покажется удобней.

* Sentinel-1 on AWS — только данные Sentinel-1 GRD, в формате cloud-optimized GeoTIFF.

В дополнение ко всему перечисленному, данные Sentinel-1 доступны в облачных средах Copernicus Data and Information Access Service (DIAS). Каждая DIAS предоставляет ресурсы и инструменты для обработки данных Sentinel, но — на коммерческих условиях.

#SAR #данные

* У Copernicus есть ограничения на предоставление данных для ряда стран. Учтите эту возможность при регистрации.

** Ясно, что можно создавать новые аккаунты, но это помогает лишь до определенной степени.

*** Это называется синхронный доступ к данным. Период синхронного доступа может изменяться. Смотреть его нужно в User Guide/The Data Hub Archive.

**** Ситуацию со скоростью не стоит воспринимать как нечто постоянное. Был период, когда ASF был медленней Copernicus, но потом его оборудование обновили и стало так как сейчас.

Космический аппарат Sentinel-1 — художественное представление (источник).

Впереди (на верхнем фото) — "Метеор-М" со сложенными панелями солнечных батарей, а за ним пусковые контейнеры CubeSat'ов (на фото их видно 5).

Радарные данные в свободном доступе: другие спутники

Другие спутники — это, в первую очередь, старые спутники. Эти данные используются редко, но они дают возможность заглянуть в 1990-е годы и даже немножко в 1978 год.

Alaska Satellite Facility — спутниковые и авиационные радарные данные:

* PALSAR (L-диапазон, 2006–2011).
* SIR-C (C-диапазон, 1994) — радар был установлен на борту шаттла “Индевор”.
* UAVSAR (L-диапазон, 2008–н.в.) — авиационный радар. Съемки выполнялись, в основном, на территории Северной и Южной Америк, а также в Японии.
* RADARSAT-1 (С-диапазон, 1995–2008) — канадский радар С-диапазона. Свободно предоставляется также мозаика Антарктиды.
* ERS (C-диапазон, 1991–2000) — данные спутников ESA: ERS-1 и ERS-2.
* JERS-1 (L-диапазон, 1992–1998) — данные японского радара. Набор данных с ограничениями: исследователи должны в настоящее время проживать в США.
* AIRSAR (P-, L- и C-диапазоны, 1990–2004) — авиационный радар NASA Больше всего данных по территории США.
* SEASAT (L-диапазон, 1978) — первый американский гражданский спутниковый радар.

ESA Earth online. В первую очередь, здесь размещаются данные европейских радаров:

* ASAR (C-диапазон, 2002–2012) — радар спутника ESA ENVISAT.
* PAZ (X-диапазон, 2018–н.в.) — испанский радарный спутник. Фактически, это TerraSAR-X. Покрытие — эпизодическое.
* ERS (C-диапазон, 1991–2011) — данные ERS 1/2.
* SAOCOM (L-диапазон, 2019–н.в.) — современный аргентинский радар. Для пользователей портала доступны только данные по территории Европы и — после выполнения ряда условий.
* ICEYE (X-диапазон, 2022–н.в.) — есть свободный доступ зарегистрированных пользователей к ограниченному набору данных, т.н. ICEYE ESA archive. Для получения доступа к полному архиву ICEYE full archive and tasking: Level 1 SLC and GRD products нужно писать заявку в форме проекта исследований.*
* SEASAT (L-диапазон, 1978).

На ESA Earth online требуется бесплатная регистрация.

#SAR #данные #iceye

*Фактически, это заявка на грант, Если ее удовлетворят, вы получите бесплатно

Теперь, по хештегам #SAR #данные вы можете найти все радарные данные, о которых мы писали.

Достижения компании Pixxel

Компания Pixxel, занимающаяся гиперспектральной съемкой, не так давно получила финансирование от Google в размере 36 млн долларов. В 2024 году компания планирует приступить к развертыванию на орбите группировки спутников Firefly для проведения гиперспектральной съемки высокого разрешения. Полученные средства пойдут на изготовление первых шести спутников Firefly, их запуск, а также на разработку аналитической платформы Aurora. Всего планируется запустить более 20 спутников. Данные будут размещаться на платформе Google Earth Engine.

Кроме того, Pixxel разрабатывает собственную аналитическую платформу Aurora для анализа гиперспектральных данных. Платформа должна позволить клиентам определять спектральную сигнатуру объекта одним нажатием кнопки. В платформу будут встроены различные инструменты моделирования, например, модель идентификации видов сельскохозяйственных культур, модель удаления облаков и модель для оповещения об утечках газа. Клиенты смогут использовать Aurora для отслеживания определенных областей с течением времени и создания еженедельных отчетов об изменениях за эти периоды.

Ранее Pixxel попала в число поставщиков гиперспектральных данных, с которыми заключило контракт Национальное управление военно-космической разведки США — известные специалисты в области идентификации сельскохозяйственных культур. Здесь есть нюанс: Pixxel — компания индийская, а с иностранными компаниями сколько-нибудь серьезные контракты в сфере национальной безопасности США не заключают. Понятно, что и ICEYE — компания финская, но если очень нужно… Посмотрим, как будет решаться этот вопрос.

У Pixxel уже находятся на орбите два демонстрационных спутника (раз, два). Они ведут съемку с разрешением 10 метров, что уже хорошо для гиперспектральных данных. Спутники Firefly должны обеспечить пространственное разрешение 5 метров.

#гиперспектр #война

Комментарий к предыдущему посту.
Момент с разработкой аналитической платформы — очень верный. Кроме того, что мало самих гиперспектральных данных, не хватает и софта по работе с ними (а тот, что есть — платный, вроде ENVI). Это может стать узким местом, ограничивающим спрос на данные, устранить которое призвана платформа.