Космознімки

Як інтерпретувати супутникове зображення: п’ять порад і стратегій

Супутникові знімки сповнені корисної та цікавої інформації, якщо ви умієте їх читати. Вони можуть показати, наскільки змінилося місто, наскільки хороший або ні врожай та різного роду стихійні явища (пожежі, шторми, зсуви іт.д).

Опубліковано
20 вересня 2024

Щоб якісно і по максимуму витягнути інформацію з супутникового знімку, потрібно:

  • Визначити масштаб
  • Зорієнтуватися відносно сторін світу
  • Виявити візерунки, форми і текстури
  • Визначити кольори (включаючи тіні)
  • Врахувати попередній досвід і знання

Визначення масштабу

Одна з перших речей, яку хочуть зробити, більшість людей, дивлячись на супутникове зображення, це визначити місця, які їм уже знайомі:свій дім, школу або місце роботи, улюблений парк, туристичну пам’ятку або природний об’єкт, як-от озеро, річка чи гірський хребет.

Є певна особливість, що стосується зображень з військових або комерційних супутників – вони достатньо детальні, щоб показати загальну картину. Такі супутники фокусують невеликі області, щоб зібрати дрібні деталі аж до масштабу окремих будинків або автомобілів.

Зображення з супутника WorldView-2 (вгорі) показують детальну картину затоплення Боулдера, штат Колорадо, у вересні 2013 року, а зображення з супутника Landsat 8 (внизу) охоплює значну частину міста.

Супутники NASA використовують протилежний підхід. Дослідникам науки про Землю зазвичай потрібна ширококутна лінза, щоб побачити цілі екосистеми або атмосферні фронти. Зображення NASA менш деталізовані, але охоплюють ширшу територію, починаючи від ландшафту (185 кілометрів у поперечнику) і закінчуючи цілою півкулею. Рівень деталізації залежить від просторової роздільної здатності супутника. Як і цифрові фотографії, супутникові зображення складаються з пікселів. Ширина кожного пікселя є просторовою роздільною здатністю супутника.

Комерційні супутники мають просторову роздільну здатність до 50 сантиметрів на піксель. Найдетальніші зображення NASA показують 10 метрів у кожному пікселі. Геостаціонарні метеорологічні супутники, які спостерігають за цілою півкулею одночасно, набагато менш детальні, бачать від одного до чотирьох кілометрів у пікселі.

Зображення Raw Landsat (угорі) забезпечують детальніший вигляд, тоді як MODIS (внизу) забезпечує ширший огляд. Зображення зроблені 17 вересня (Landsat) і 14 вересня (MODIS) 2013 року.

Залежно від роздільної здатності зображення, місто може заповнювати весь супутниковий знімок сіткою вулиць або бути просто крапкою на ландшафті. Перш ніж почати інтерпретувати зображення, корисно знати масштаб. Зображення охоплює 1 кілометр чи 100, який рівень деталізації показано.

Наприклад, під час відстеження повені детальне зображення з високою роздільною здатністю покаже, які будинки та підприємства оточені водою. Широке охоплення показує, які частини округу чи столичної області затоплені та, можливо, звідки надходить вода. У ширшому вигляді можна було б побачити весь регіон — затоплену річкову систему або гірські хребти й долини, які контролюють потік. Півкульний вид показав би рух погодних систем, пов’язаних із повенями.

Супутники GOES пропонують майже повний огляд  Землі, Північна та Південна Америка, 14 вересня 2013 року

Виявлення візерунків, форм і текстур

Водні об’єкти — річки, озера та океани — часто є найпростішими об’єктами для ідентифікації, оскільки вони, як правило, мають унікальні форми та відображаються на картах.

Інші очевидні закономірності походять від того, як люди обробляють землю. Ферми зазвичай мають геометричні форми — кола або прямокутники, — які виділяються на тлі більш випадкових візерунків, які можна побачити у природі. Коли люди вирубують ліс, галявина часто квадратна або має серію ялинкових ліній, які утворюються уздовж доріг. Пряма лінія будь-де на зображенні скоріше всього створена людиною, і це може бути дорога, канал або будь-яка межа.

Прямі лінії та геометричні форми на цьому знімку є наслідком людської діяльності. Дороги діагонально перетинають квадрати, що позначають межі фермерських полів.

Геологія формує ландшафт таким чином, що легко побачити на супутниковому зображенні. Вулкани та кратери мають круглу форму, а гірські хребти тягнуться довгими, іноді хвилястими лініями. Геологічні особливості створюють видимі текстури. Каньйони — це звивисті лінії, обрамлені тінями.

Ці особливості також можуть впливати на хмари, впливаючи на потік повітря в атмосфері. Гори піднімають повітря, де воно охолоджується й утворює хмари. Острови створюють турбулентність, що призводить до закручених вихорів. Коли ви бачите лінію хмар або вихорів, вони дають підказку про рельєф землі внизу.

Іноді через тіні важко відрізнити гори від каньйонів. Ця оптична ілюзія називається інверсією рельєфу. Це відбувається тому, що більшість із нас очікує, що зображення буде підсвічуватися з верхнього лівого кута. Коли сонячне світло падає під іншим кутом (особливо з нижнього краю), тіні падають несподівано, і наш мозок перетворює долини на гори, щоб компенсувати це. Проблему зазвичай вирішують, повернувши зображення так, щоб світло виходило з верхньої частини зображення.

Визначення кольорів

Кольори на зображенні залежать від того, яке світло виміряв супутниковий прилад. Зображення у справжніх кольорах використовують видиме світло — червоний, зелений і синій довжини хвиль — тому кольори подібні до тих, які людина бачить із космосу. Зображення з фальшивими кольорами включають інфрачервоне світло та можуть приймати несподівані кольори. На кольоровому зображенні загальні риси виглядають так:

Осад забарвлює море, вода стає темнішою біля берега, коли осад розсіюється

Гідрологія

Вода поглинає світло, тому зазвичай чорна або темно-синя. Осад відбиває світло і забарвлює воду. Коли зважений пісок або мул щільні, вода виглядає коричневою. Коли осад розсіюється, колір води змінюється на зелений, а потім на синій. Мілководдя з піщаним дном може призвести до подібного ефекту.

Сонячне світло, відбиваючись від поверхні води, робить воду сірою, сріблястою або білою. Це явище, відоме як сонячне сяйво, може підкреслити хвилеподібні елементи або нафтові плями, але воно також маскує наявність осаду чи фітопланктону.

Поточні візерунки на поверхні океану навколо Канарських островів

Рослини

Рослини бувають різних відтінків зеленого кольору, і ці відмінності проявляються у реальному вигляді з космосу. Луки, як правило, блідо-зелені, тоді як ліси дуже темно-зелені. Земля, яка використовується для сільського господарства, часто має набагато яскравіший тон, ніж природна рослинність.

У деяких місцевостях (високі та середні широти) колір рослин залежить від пори року. Весняна рослинність, як правило, блідіша, ніж густа літня рослинність. Осіння рослинність може бути червоною, оранжевою, жовтою та коричневою; безлистяна та засохла зимова рослинність коричнева. З цих причин корисно знати, коли було зібрано зображення.

Ліси, що покривають Грейт-Смокі-Маунтінс на південному сході Сполучених Штатів, змінюють кольори від коричневого до зеленого зі зміною пори року

В океанах плаваючі рослини — фітопланктон — можуть забарвлювати воду у різноманітні блакитні та зелені кольори. Занурена рослинність, як-от ліси водоростей, може надавати темно-чорного або коричневого відтінку прибережній воді.

Гола земля

Гола або дуже слабо рослинна земля зазвичай має відтінок коричневого. Колір залежить від вмісту мінеральних речовин у ґрунті. У деяких пустелях оголена земля має червоний або рожевий колір, оскільки містить оксиди заліза, такі як гематит. Коли земля біла або дуже блідо-коричнева це через мінерали на основі солі, кремнію або кальцію. Вулканічні уламки коричневі, сірі або чорні. Нещодавно спалена земля також темно-коричнева або чорна, але слід від пожежі стає коричневим, перш ніж з часом зникнути.

Міста

Щільно забудовані території зазвичай сріблясті або сірі від концентрації бетону та інших будівельних матеріалів. Деякі міста мають більш коричневий або червоний відтінок залежно від матеріалів, які використовуються для дахів.

Контраст між сучасними та історичними районами Варшави легко побачити за допомогою супутника. Новий Stadion Narodowy блискуче білий. Śródmieście (Внутрішнє місто) було відбудовано після Другої світової війни, і більшість районів виглядають бежевими або сірими. Але деякі райони перебудовано з будівлями в старішому стилі, наприклад, із червоною черепицею та зеленими мідними дахами Stare Miasto (Старе місто)

Атмосфера

Хмари бувають білими та сірими, і вони, як правило, мають текстуру і якщо дивитися з землі, вони також відкидають темні тіні на землю, які відображають форму хмари. Деякі високі тонкі хмари можна виявити лише за тінню, яку вони відкидають.

Дим часто більш гладкий, ніж хмари, і має колір від коричневого до сірого. Дим від нафтових пожеж чорний. Серпанок, як правило, невиразний і блідо-сірий або брудно-білий. Щільний серпанок непрозорий, але ви можете бачити крізь тонший серпанок. Колір диму або серпанку зазвичай відображає кількість вологи та хімічних забруднювачів, але не завжди можливо відрізнити серпанок від туману у візуальній інтерпретації супутникового зображення. Білий серпанок може бути природним туманом, але також може бути забрудненням.

Хмари, туман, серпанок і сніг іноді важко розрізнити на супутникових знімках, як на цьому зображенні Гімалаїв MODIS від 1 листопада 2013 року.

Колір пилу залежить від його джерела. Найчастіше він злегка коричневий, але, як і грунт, може бути білим, червоним, темно-коричневим і навіть чорним через різний вміст мінералів.

Вулканічні шлейфи також відрізняються за зовнішнім виглядом залежно від типу виверження. Шлейфи пари та газу білі, відновлений вулканічний попіл – коричневий.

Визначення кольорів

Дивлячись на супутникове зображення, ви бачите все, що знаходиться між супутником і землею (хмари, пил, серпанок, землю) в одній плоскій площині. Це означає, що біла пляма може бути хмарою, але також може бути снігом, солончаком або сонячним блиском. Поєднання контексту, форми та текстури допоможе вам відрізнити.

Наприклад, тіні від хмар або гір можна легко сплутати з іншими темними поверхнями, як-от вода, ліс або спалена земля. Перегляд інших зображень тієї самої області, зроблених в інший час, може допомогти уникнути плутанини. У більшості випадків контекст допоможе побачити джерело тіні — хмару чи гору — шляхом порівняння форми тіні з іншими елементами зображення.

Зорієнтувати на північ

Якщо встановлено, де знаходиться північ, це дає можливість визначити, чи простягається цей гірський хребет з півночі на південь чи зі сходу на захід, чи місто знаходиться на східному березі річки чи на заході. Ці деталі можуть допомогти вам зіставити об’єкти з картою. 

Враховувати попередній досвід і знання

Мабуть, найпотужнішим інструментом для інтерпретації супутникового зображення є знання території. Якщо ви знаєте, що минулого року в лісі спалахнула лісова пожежа, легко зрозуміти, що темно-коричнева ділянка лісу, ймовірно, є слідом від пожежі.

Володіння місцевими знаннями також дозволяє пов’язувати супутникове картографування з тим, що відбувається у повсякденному житті, починаючи від соціальних досліджень, економіки та історії до геології, біології та екології, політики та культури, хімії та охорони здоров’я.

 

Джерело: earth observatory

Приєднуйтеся зараз до нашого Телеграм-каналу!
Не пропустіть жодної новини! Отримуйте ексклюзивні оновлення та аналітику прямо у свій Телеграм.
Слідкуйте за нами, щоб завжди бути в курсі останніх подій!
Ми використовуємо файли cookie для покращення вашого досвіду користування нашим сайтом, аналізу трафіку та персоналізації контенту. Продовжуючи користуватися нашим сайтом, ви погоджуєтеся на використання файлів cookie. Щоб дізнатися більше, ознайомтеся з нашими: Політикою конфіденційності та Умовами використання