Korzystając z naszej strony internetowej, wyrażają Państwo zgodę na używanie cookies. Więcej informacjiClose
Inspektor wojewódzki w Wojewódzkiej Inspekcji Geodezyjnej i Kartograficznej Zachodniopomorski Urząd Wojewódzki w Szczecinie
CATCH-ME wspólne przejazdy do pracy CATCH-ME

Nowa mapa pokrycia terenu w Europie opracowana przez polskich naukowców z PAN

a+a-    Powrót       22 października 2019       Planowanie przestrzenne   

Naukowcy z Centrum Badań Kosmicznych PAN opracowali metodę automatycznego i szybkiego tworzenia szczegółowych map pokrycia terenu w skali całego świata. Prototyp mapy, na razie obejmującej Europę, powstał na zlecenie Europejskiej Agencji Kosmicznej.

Mapa pokrycia terenu w okolicach Sztokholmu (po prawej) oraz nieprzetworzone zdjęcie satelitarne dla tego samego obszaru – w kolorach zbliżonych do rzeczywistych (po lewej) i sztucznych (z udziałem podczerwieni, w środku).

Mapa przedstawia stan pokrycia terenu w Europie(1) w roku 2017 i uwzględnia 13 najistotniejszych klas, w tym obszary rolnicze, lasy (osobno liściaste i iglaste), tereny zbudowane, bagna, torfowiska. Do jej opracowania wykorzystano aż 15 tysięcy zdjęć z satelitów Sentinel-2. Najmniejsze rozróżnialne szczegóły mapy mają rozmiar 10 metrów, co oznacza, że dane są aż 2,5 tysiąca razy bardziej szczegółowe niż najpowszechniej stosowana dotąd mapa tego rodzaju (CORINE). Dzięki zastosowaniu w pełni automatycznych algorytmów produkcja nowej mapy zajęła jedynie sześć tygodni.

Metoda „uczenia maszynowego”

Metodę klasyfikacji pokrycia terenu, która pozwoliła na tak duży postęp, opracowali naukowcy z Zakładu Obserwacji Ziemi w Centrum Badań Kosmicznych PAN. W swojej pracy wykorzystali podejście nazywane „uczeniem maszynowym”: badacze wskazują dane referencyjne dla algorytmu, na podstawie których komputer sam uczy się rozpoznawać zadany typ pokrycia terenu w dowolnym miejscu na świecie. Naukowcy przetestowali swoją metodę w Chinach, Kolumbii, Namibii, Niemczech i Włoszech, po czym użyli jej do wygenerowania nowej mapy pokrycia terenu w Europie.

Sentinel-2 Global Land Cover (S2GLC)

Prace nad mapą i algorytmem klasyfikacji pokrycia terenu prowadzone były w ramach trzyletniego projektu Sentinel-2 Global Land Cover (S2GLC), finansowanego przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA). Centrum Badań Kosmicznych PAN (lider projektu; autor algorytmu i oprogramowania do klasyfikacji danych) współpracowało z partnerami z Niemiec (firmami IABG, EOEXPLOR i Uniwersytetem w Jenie) oraz firmą CloudFerro - operatorem platformy CREODIAS. Infrastruktura informatyczna CREODIAS została wykorzystana do przetworzenia kilkunastu tysięcy zdjęć satelitarnych.
Strona projektu: s2glc.cbk.waw.pl

Największym wyzwaniem przy opracowaniu algorytmu okazało się znalezienie odpowiednich danych referencyjnych. Z reguły takie dane muszą być równie szczegółowe jak powstająca w oparciu o nie mapa. Tymczasem globalne bazy danych oferowały informacje kilkadziesiąt razy mniej precyzyjne w stosunku do oczekiwań. Aby jak najbardziej zmniejszyć ryzyko stosowania danych o większej niepewności, naukowcy z CBK PAN zaproponowali innowacyjne podejście analityczne, które finalnie pozwoliło osiągnąć dokładność klasyfikacji pokrycia terenu sięgającą aż 86-89 proc. w skali Europy (93 proc. dla Polski).

20 najlepszych zobrazowań z roku

Do sukcesu przedsięwzięcia przyczyniła się także specyfika wykorzystanych danych satelitarnych. Pochodziły one z pary europejskich satelitów Sentinel-2, wystrzelonych w ramach programu Copernicus. Pracując w tandemie, satelity pokrywają swoim zasięgiem obszar Europy co 5 dni (około 70 razy w ciągu roku). Dzięki temu polscy naukowcy mogli klasyfikować pokrycie terenu w dowolnym obszarze kontynentu w oparciu aż o średnio 20 najlepszych zobrazowań z roku. Agregacja takiej serii obserwacji umożliwiła nie tylko realizację celu w postaci wysokiej dokładności końcowej mapy, ale także pomogła uporać się z największym problemem zdjęć optycznych – zachmurzeniem.

Nowoczesny odpowiednik map papierowych

Cyfrowe, satelitarne mapy pokrycia terenu stanowią nowoczesny odpowiednik papierowych map tematycznych. Dzięki cyfrowej naturze pozwalają w łatwy i szybki sposób dokonywać różnych analiz środowiskowych – CBK PAN współpracuje na tym polu m.in. z Głównym Urzędem Statystycznym. Satelity konstelacji Sentinel są odpowiedzią na potrzebę opracowania m.in. baz danych o pokryciu terenu charakteryzujących się większą dokładnością, większą szczegółowością i częstszą aktualizacją (coroczną). Ze względu na dużą ilość danych konieczne jest tworzenie algorytmów automatyzujących proces przetwarzania informacji satelitarnych. Badania realizowane w CBK PAN wpasowują się w ten globalny trend.

Centrum Badań Kosmicznych PAN prowadzi także prace w obszarze zanieczyszczenia światłem. Zapraszamy do lektury wywiadu.

Źródło: CBK PAN

Przypisy

1/ Mapę Europy opracowaną w ramach projektu S2GLC można pobrać ze strony:
https://finder.creodias.eu/

Polecamy inne artykuły o podobnej tematyce:

10 mld euro do wzięcia w ramach Funduszu Innowacyjnego. Ruszył nabór wniosków (08 lipca 2020)Cyfryzacja sposobem na usprawnienie gospodarki odpadami (03 lipca 2020)PowerUp! 2020: Folia z wełny, przekształcanie wibracji w fabrykach w energię i komunikacja człowieka z maszyną (01 lipca 2020)Kulisy przygotowań do Sprawiedliwej Transformacji w Polsce (29 czerwca 2020)Czy technologia produkcji kruszyw lekkich z surowców odpadowych to szansa na zamknięcie obiegu? (25 czerwca 2020)
©Teraz Środowisko - Wszystkie prawa zastrzeżone.
Kopiowanie i publikacja tekstów, zdjęć, infografik i innych elementów strony bez zgody Wydawcy są zabronione.
▲  Do góry strony