Спутник ДЗЗ
3.21K subscribers
2.49K photos
140 videos
191 files
2.22K links
Человеческим языком о дистанционном зондировании Земли.

Обратная связь: @sputnikDZZ_bot
加入频道
Обзор канала за сентябрь

В сентябре мы…

📡 Знакомились с новыми источниками и коллекциями данных (#данные). Copernicus Browser — сервис распространения данных аппаратов Sentinel, лучше чем Copernicus Open Access Hub. NASA Carbon Monitoring System — данные наблюдений и результатов моделирования по оценке содержания углекислого газа в атмосфере. GISS Surface Temperature Analysis — глобальные данные о температуре поверхности Земли. Они рассчитываются в виде температурных аномалий, показывающих насколько сильно температура отклонилась от базового среднего значения 1951–1980 годов.

🛰 Изучали возможности Google Earth Engine (#GEE). Сравнивали площади пахотных земель, полученные по трем классификациям поверхности (#LULC) с пространственным разрешением 10 метров — ESA Worldcover, ESRI Land Cover и Dynamic World. Доводили “до готовности” радарные данные Sentinel-1. Прогнозировали перемещение урагана “Идалия” при помощи модели GEOS-CF. Учебник по GEE, с “живыми” примерами кода, собран здесь. Более крупные проекты находятся здесь.

🛰 Продолжали изучать радарные данные (#SAR #основы). Познакомились с характеристиками отраженного радарного сигнала — β0, σ0 и γ0: 1, 2, и 3. Увидели, как работа военных, и отчасти метеорологических, наземных радаров создает полосы радиопомех на спутниковых радарных снимках. Познакомились с разными вариантами процедуры обработки радарных данных Sentinel-1 в программе SNAP. Разобрались, как связаны между собой данные SLC и GRD. Рассмотрели режимы радарной съемки: Spotlight (прожекторный), Stripmap (маршрутный) и ScanSAR (обзорный). Собрали литературу по радарной съемке: 1, 2. Цикл заметок о радарной съемке продолжается.

🖥 Приступили к изучению R для анализа данных дистанционного зондирования. Рассмотрели возможности онлайновой работы с R, но все же остановились на варианте установки R и RStudio на локальный компьютер. Простейший скрипт, загружающий и воспроизводящий на экране снимок “Канопуса-В”, разбираем здесь.

📜 Вспоминали историю: 75-летие первого пуска ракеты Р-1 17 сентября 1948 года с полигона Капустин Яр. Пуск неудачный, ракета еще, по сути, “Фау-2”, но спустя 9 лет мы запустим первый спутник… В октябре 1969 года с борта советского космического корабля “Союз-7” была выполнена первая гиперспектральная съемка земной поверхности из космоса. Статья, с результатами съемки, есть в свободном доступе.

📖 Публиковали множество анонсов конкурсов и научных конференций. Найти их в канале можно по хештегам: #конкурс #конференции

📖📸 Познакомились с трудностями дешифрирования льда на радарных снимках, и с комбинацией спектральных каналов для выделения гарей и наводнений.

🖥📡 Завод “Протон” представил публике радар для дистанционного зондирования Земли с борта малых летательных аппаратов. Российский аналог STL — цифровая платформа MIDE для моделирования космических систем — разрабатывается на Факультете космических исследований МГУ.

🌊🔥 Наблюдали стихийные бедствия: наводнение в Греции и на северо-востоке Ливии, причиной которых стал ураган “Даниель”. Сравнивали снимки ливийского города Дерна до и после наводнения. Картировали площадь, пройденную огнем в результате лесных пожаров на севере Алжира.
🚀Следили за состоявшимися запусками и планами по созданию спутников дистанционного зондирования. В результате аварии ракеты-носителя “Электрон” был потерян радарный спутник Acadia 2 компании Capella Space. А вот Иран успешно запустил спутник “Нур-3”, который, по-видимому, является аппаратом военного назначения. Индийская SatSure планирует создание спутниковой группировки дистанционного зондирования в 2025 году. Таиландский спутник THEOS-2 планируется к запуску в октябре, а в конце ноября должен быть запущен первый спутник гонконгского производства, принадлежащий компании Hong Kong Aerospace Technology Group. Компания Satellogic в поисках госзаказов переезжает в США. Российская компания SR Space планирует создание группировки миниатюрных спутников дистанционного зондирования, а в мае 2024 года запланирован вывод на орбиту первого частного российского спутника сверхвысокого пространственного разрешения (50 см) от компании “Стилсофт”. Оперативную информацию о предстоящих и выполненных запусках можно найти здесь.

📖 Читали сами и знакомили вас с научными статьями: обзором исследований микроволновых методов восстановления характеристик ледяного покрова Арктики, оценкой индекса содержания азота по данным видимого и ближнего инфракрасного диапазонов (спойлер: заменить недоступные данные доступными не получилось), картированием поверхностных водоемов и зон затопления с помощью данных мультиспектральных оптических спутниковых сенсоров, микроволновым измерением запасов продуктивной влаги в почве, на глубине до 1 метра (информация из 1977 года), классификацией высокорослых и низкорослых сельскохозяйственных культур по данным Sentinel-2 и лидара GEDI.

Спасибо, что читаете.

#сентябрь2023
Благодарим, расположив в календарном порядке, телеграм-каналы, делавшие репосты и цитировавшие наши публикации в сентябре 2023 года:

* @twrussia
* @geneticdisease123
* @UzbekistanTtransparentWorld
* @IngeniumNotes
Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA) приступило к реализации программы NEON (Near Earth Orbit Network). NEON — это новая группировка метеорологических спутников, которая идет на смену существующей Joint Polar Satellite System (JPSS). Поэтому, мы сначала коротко расскажем о JPSS, а после — о том, что нового будет в NEON.
Группировка метеоспутников Joint Polar Satellite System (JPSS) обеспечивает глобальные наблюдения, которые служат основой краткосрочных и долгосрочных прогнозов погоды. В состав группировки входят три спутника: NOAA/NASA Suomi National Polar-orbiting Partnership (Suomi NPP), NOAA-20 (ранее известный как JPSS-1) и NOAA-21 (ранее — JPSS-2). Планируется запустить еще два спутника — JPSS-3 (в 2027 году) и JPSS-4 (в 2032 году).

Спутники JPSS — это аппараты массой свыше 2 тонн. Высота их орбиты составляет около 830 км, наклонение — 98.79°.

На каждом спутнике JPSS установлено четыре прибора:

* Микроволновый зонд Advanced Technology Microwave Sounder (ATMS) — сканер с 22 каналами, обеспечивающий измерения, необходимые для получения профилей температуры и влажности атмосферы.
* Инфракрасный зонд Cross-Track Infrared Sounder (CrIS) — позволяет получать трехмерные профили температуры, давления и влажности с высоким разрешением.
* Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) — проводит глобальные наблюдения в видимом и инфракрасном диапазонах за параметрами суши, океана и атмосферы с высоким временным разрешением. Обладает значительно лучшими характеристиками, по сравнению с радиометром AVHRR, ранее устанавливавшемся на спутниках NOAA. Разработан на основе прибора MODIS.
* Ozone Mapping and Profiler Suite (OMPS) — комплекс из трех гиперспектральных приборов для оценки общего содержания озона и профиля озона в атмосфере.

Кроме того, спутники Suomi NPP, NOAA-20 и JPSS-4, несут приборы Clouds and the Earth's Radiant Energy System (CERES), которые регистрирует отраженное солнечное излучение и собственное излучение Земли. Свойства облаков определяются по одновременным измерениям CERES и VIIRS.

На снимке показано художественное изображение спутника Suomi NPP.

#погода #атмосфера
Near Earth Orbit Network

Особенность группировки NEON заключается в том, что она будет состоять из малых и средних спутников. Вместо большого спутника со множеством приборов будет несколько малых спутников, с отдельными приборами.

Первым аппаратом, запущенным по программе NEON, будет спутник QuickSounder. На нем планируется установить модернизированный прибор Advanced Technology Microwave Sounder (ATMS), наследующий одноименному прибору со спутников JPSS. QuickSounder должен быть разработан и запущен в течение трех лет. Предположительно, аппарат будет создан на базе коммерческой спутниковой платформы.

Второй спутник NEON должен нести новый прибор — микроволновой зонд Sounder for Microwave-Based Applications (SMBA). Сейчас разработку облика SMBA параллельно ведут компании Ball Aerospace, Northrop Grumman, Orbital Micro Systems и Spire Global. Через год NASA и NOAA выберут тот или иной вариант SMBA, и компанию-производителя. Планируется запуск нескольких спутников с зондом SMBA, под общим названием — NEON Series One.

Спутники NEON Series Two будут нести усовершенствованные приборы типа VIIRS. Пока про эту группу спутников больше ничего не известно.

После завершения работы группировки JPSS в 2038 году, NEON останется основной группировкой NOAA по сбору данных для прогнозирования погоды.

#погода #атмосфера
Радарная группировка iQPS и связь IDRS

Японская компания Institute for Q-shu Pioneers of Space, Inc. (iQPS) планирует создать группировку из 36 спутников QPS-SAR, оснащенных радарами Х-диапазона, которая позволит вести наблюдения в любой точке мира с 10-минутным интервалом между съемками.

iQPS успешно запустила и эксплуатирует спутники QPS-SAR-1 (IZANAGI) и QPS-SAR-2 (IZANAMI) (примеры снимков). Затем, в октябре 2022 года в результате аварии ракеты-носителя были потеряны аппараты QPS-SAR-3 и -4. QPS-SAR-5 должна была запустить обанкротившаяся Virgin Orbit. Наконец, в июне нынешнего года был успешно выведен на орбиту третий спутник группировки — QPS-SAR-6 (AMATERU-III).

25 июля компания iQPS опубликовала снимки AMATERU-III с разрешением по азимуту 46 см и по дальности — 39 см, что является самым высоким пространственным разрешением среди японских коммерческих радарных спутников.

Любопытно, что AMATERU-III снабжен терминалом IDRS. Эта технология реализует двусторонний канал передачи данных, опирающийся на группировку геостационарных спутников INMARSAT-4 и позволяет компаниям-операторам спутников на низкой околоземной орбите в любой момент связаться со своими спутниками, без необходимости ждать, пока спутник пройдет над наземной станцией.

1️⃣ Гавань Йокогамы (Япония). В верхней части снимка видна пристань Дайкоку, в нижней — стадион Йокогамы.
2️⃣ Небоскребы Минато Мираи в Йокогаме.
3️⃣ Район причала Хонмоку в Йокогаме. Видны козловые краны и скопление контейнеров.
4️⃣ Хорошо заметно колесо обозрения (в центр), опоры канатной дороги и патрульные катера береговой охраны Японии у пирса.
5️⃣ Мост через залив Иокогама. Четко различимы главные опоры и балки моста, а также отражение моста от поверхности моря.
6️⃣ Причальная зона Дайкоку. В рядах автомобилей, ожидающих погрузки, хорошо различимы отдельные машины.

#япония #SAR
Роскосмос приступил к созданию группировки малых спутников дистанционного зондирования Земли

Генеральный директор госкорпорации “Роскосмос” Юрий Борисов на Международном астронавтическом конгрессе в Баку заявил: "Мы приступили к созданию группировки опорного типа сверхмалых спутников под названием "Грифон". Это 136 аппаратов на орбите, которые с высокой интенсивностью будут давать информацию о любой территории нашей страны и всей территории мира".

#россия
OpenTopography

OpenTopography — онлайн-сервис для хранения топографических и батиметрических данных, а также инструментов для работы с этими данными. OpenTopography базируется в Суперкомпьютерном центре Сан-Диего при Калифорнийском университете Сан-Диего и финансируется Национальным научным фондом США (National Science Foundation, NSF).

Региональные и глобальные данные с пространственным разрешением 10–90 м, а также данные, размещенные сообществом пользователей (как правильно, имеющие малое пространственное покрытие), OpenTopography предоставляет бесплатно. К остальным данным организован академический доступ (Academic Acces): необходимо подать заявку в OpenTopography на получение данных, и дождаться ее одобрения.

Каталог данных содержит разделы:

* OT High Resolution Topography — лидарные данные в виде “облаков точек” и растровых файлов
* USGS 3DEP — данные USGS 3D Elevation Program. К значительной части данных есть только академический доступ.
* NOAA — данные программы NOAA Coastal Lidar program. В основном, академический доступ
* Community Contributed — данные, предоставленные сообществом пользователей. В основном, лидарные.
* Global & Regional DEM — глобальные и региональные ЦМР. В частности, есть данные ArcticDEM и Reference Elevation Model of Antarctica (REMA) с пространственными разрешениями 32, 10 и 2 метра. Все — в открытом доступе.

Заметим, что данные, к которым OpenTopography дает академический доступ, свободно доступны в:

* USGS 3DEP
* NOAA Coastal Lidar

На сайте есть реестр свободных программ Tool Registry, ориентированных на обработку и анализ топографических данных, а также программы, разработанные в OpenTopography — OT Software.

Для доступа к свободно распространяемым данным OpenTopography предоставляет набор REST API.

#данные #DEM #лидар
Audio
Запись сигналов "Спутника-1", сделанная в Чехословакии.
В этот день, 66 лет назад, Советский Союз запустил первый в мире искусственный спутник Земли. Поздравляем всех с годовщиной начала космической эры Человечества!

В пятницу, 4 октября 1957 года, в 22:28:34 по московскому времени был совершен успешный запуск ракеты-носителя Р-7 с искусственным спутником Земли. Через 295 секунд после старта спутник и центральный блок (2-я ступень) ракеты были выведены на эллиптическую орбиту высотой 947 км в апогее и 288 км в перигее. Наклонение орбиты составило 65 градусов.

Спутник находился на околоземной орбите 92 дня, до 4 января 1958 года, совершив 1440 оборотов вокруг Земли, а его радиопередатчики работали в течение трех недель после старта. Затем спутник вошел в плотные слои атмосферы и сгорел вследствие трения о воздух.

#история
atm_corr_SIAC.gif
1 MB
GEE-39. Атмосферная коррекция данных Sentinel-2 Level-1C

Коррекция влияния атмосферы на спутниковые снимки нужна, чтобы получить более точную количественную оценку отражения земной поверхности. На GEE есть готовые снимки 2-го уровня обработки — Sentinel-2 Surface Reflectance, которые уже прошли атмосферную коррекцию, но они начинаются только с 2019 года. Если нужны более ранние снимки, берем данные Sentinel-2 Level-1C, которые начинаются с 2015 года, и выполняем их атмосферную коррекцию, превращая в данные 2-го уровня.

Для атмосферной коррекции в GEE сейчас есть два способа.

Первый способ предложен Сэмом Мерфи и реализован для Python API с помощью пакета Py6S (пакет атмосферной коррекции atmospheric находится в папке bin). Устанавливать Py6S проще всего под Anaconda/Miniconda.

🖥 Пример применения. Еще один пример, в котором результаты сохраняются в виде GEE Assets для последующего использования в GEE JavaScript API.

Второй способ атмосферной коррекции — метод SIAC (Sensor Invariant Atmospheric Correction) — реализован для GEE JavaScript API. Атмосферная коррекция этим методом выполняется после маскирования облаков, иначе возникает ошибка: User memory limit exceeded. Работает удовлетворительно, хотя код основного скрипта закрыт от пользователей.

🖥 Код примера.

Статья с описанием метода SIAC уже несколько лет находится на стадии препринта. Забавно, что к последней его версии приложен код метода, реализованный на Python.

#sentinel2 #GEE
Облако вулканического пепла и газа поднимается над вулканом Пинатубо 1️⃣ (Филиппины) 12 июня 1991 года, за три дня до извержения.

На снимке 2️⃣, сделанном спутником NOAA-12 14 июня 1991 года, тайфун Yunya приближается к суше на расстояние около 8 км. Сквозь облака шторма виден темно-серый столб извержения Пинатубо.

Источник снимков
Вулканы, аэрозоли и климат

Захотелось напомнить о том, что кроме парникового эффекта, на климат планеты влияют и другие механизмы.

15 июня 1991 года на Филипинах произошло извержение вулкана Пинатубо, в результате которого в стратосферу было выброшено около 18,5 млн. диоксида серы SO2 и образовались сульфатные аэрозоли, вызвавшие глобальное снижение температуры у поверхности Земли в среднем на 0,5°C в течение нескольких лет.

Аэрозоли — это твердые или жидкие частицы, распыленные в газообразной среде. С влиянием аэрозолей на рассеяние солнечного излучения мы сталкиваемся постоянно, например, когда видим оранжевые и красные оттенки закатного неба на закате. Солнечным лучам на закате нужно пройти более длинный путь в атмосфере, чем в течение дня, и они рассеиваются на большем числе атмосферных частиц, то есть аэрозолей. При этом излучение с короткими длинами волн рассеивается сильнее, так что до нас лучше доходят более длинные волны, соответствующие красному цвету.

Рассеивание света на аэрозолях снижает количество солнечного излучения, достигающего поверхности планеты, что влияет на ее температуру. Правда, из тропосферы — самого низкого слоя атмосферы — аэрозоли довольно быстро удаляются дождями. Время пребывания аэрозолей в тропосфере составляет всего несколько дней. Напротив, аэрозоли в стратосфере — слое атмосферы, расположенном непосредственно над тропосферой, — могут оставаться там годами. Стратосфера очень сухая, и механизмы удаления аэрозолей из нее — гравитация и циркуляция — действуют очень медленно.

По своему влиянию на климат извержение Пинатубо было далеко не самым сильным. Так, извержение вулкана Тамбора в Индонезии в апреле 1815 года стало причиной понижения температуры Земли на 3,5 °C. В следующий за извержением год в большей части Северного полушария температуры в летние месяцы были значительно ниже нормы. В некоторых частях Европы и в Северной Америке 1816 год был известен как “Год без лета”, вызвавший короткий, но сильный голод. С извержением вулкана связывают и заморозки на территории Российского государства, не прекращавшиеся даже летом, и вызвавшие “Великий голод” 1601–1604 годов. Предположительно, снижение температуры было вызвано извержением вулкана Уайнапутина в Перу, в феврале 1600 года.

Возможность понизить температуру атмосферы при помощи аэрозолей в стратосфере не осталась без снимания климатологов. Современные модели показывают, что так можно добиться охлаждения атмосферы на один и более градус Цельсия к 2069 году. Но для этого потребуется ежегодно вводить в атмосферу 10 миллионов тонн аэрозоля.

Крайним проявлением антропогенного влияния на климат при помощи аэрозолей является “ядерная зима”, которая может возникнуть в результате масштабной ядерной войны. Предполагается, что из-за попадания в стратосферу большого количества дыма и сажи от обширных пожаров, существенно возрастет отражение солнечных лучей от верхних слоев атмосферы и температура на планете снизится до арктической. Сценарии ядерной зимы неоднократно моделировались в Советском Союзе и в США. В научно-популярной форме эта задача описана в замечательной книге Н. Н. Моисеева “Экология человечества глазами математика” (М.: Молодая гвардия, 1988).

#климат #вулкан
moiseev_nn_ekologiia_chelovechestva_glazami_matematika.djvu
4.9 MB
Моисеев Н. Н. Экология человечества глазами математика. — М.: Молодая гвардия, 1988.