Polacy rozwijają nowatorskie wykorzystanie nocnych zdjęć satelitarnych

W najnowszym wydaniu prestiżowego czasopisma teledetekcyjnego „Remote Sensing of Environment” naukowcy z Centrum Badań Kosmicznych PAN proponują nowatorskie podejście do problemu wykrywania powierzchni nieprzepuszczalnych.

fot. Wikipedia

Jak wyjaśnia na stronie CBK PAN współautor artykułu dr Andrzej Kotarba, powierzchnie nieprzepuszczalne to specyficzny typ pokrycia terenu obejmujący głównie zabudowę, tereny komunikacyjne, chodniki czy parkingi. Jako że tego typu obiekty stanowią skrajny przykład antropopresji, to ich poprawne kartowanie jest jednym z głównych wyzwań współczesnych badań nad środowiskiem naturalnym.

W skali globalnej tereny nieprzepuszczalne wykrywane są m.in. za pomocą nocnych zobrazowań w zakresie widzialnym (tzw. sztuczne światła Ziemi). Przyjmuje się tu założenie, że lokalizacja źródeł emisji nocnego światła pokrywa się z lokalizacją terenów nieprzepuszczalnych. Dotychczasowe badania bazowały na danych zbieranych przez amerykańskie satelity wojskowe serii DMSP. Dane te cechowała jednak mała rozdzielczość przestrzenna (2,7 km) i radiometryczna. Powodowało to ogromne przeszacowania (dla dużych miast) i niedoszacowania (dla obszarów o rozproszonej zabudowie) zasięgu terenów nieprzepuszczalnych.

Tymczasem w publikacji dr Andrzeja Kotarby i Sebastiana Aleksandrowicza przedstawiono propozycję wykorzystania nocnych fotografii wykonanych z pokładu Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS). Główną zaletą tych nietypowych danych jest ich wysoka rozdzielczość przestrzenna (około 10 m), ponad 70 tysięcy razy wyższa niż dla DMSP. Wykorzystanie danych z obserwacji z ISS pozwoliło na najbardziej – jak dotąd – wiarygodne szacowanie zasięgu terenów nieprzepuszczalnych za pomocą obrazów nocnych świateł miast. Dokładność klasyfikacji z wykorzystaniem danych ISS osiągnęła 82%, co wyraźnie kontrastowało z niską dokładnością wcześniejszych opracowań (42% dla DMSP; wartość można przypisać wyłącznie czynnikowi losowemu).

Jak podkreśla dr Andrzej Kotarba, badania przedstawione w artykule mają charakter pionierski – nigdy wcześniej nie wykorzystywano bowiem nocnych obserwacji z ISS do wykrywania powierzchni nieprzepuszczalnych. Pozytywne wyniki badań sugerują, że zastosowanie danych ISS na szerszą skalę może doprowadzić do otrzymania bardzo wiarygodnej mapy terenów nieprzepuszczalnych w skali całego świata.

JK