Водный геосервис МФТИ

Зачем нужны мульти- и гиперспектральные съёмки

Современные мелкосерийные МКА, такие как Dove (США), EROS (Израиль), оснащены в большей степени мультиспектральными камерами. Однако для большинства оперативных задач экологического мониторинга и сельского и лесного хозяйства, например мониторинга посевных площадей и целеуказания на их обработку, необходимо применение гиперспектральных камер, что подтверждено мировым опытом отечественных (Фирсов Н.А., Подлипнов В.В., Ивлиев Н.А.) и иностранных исследователей (Aneece, I., и Thenkabail, P. S., McCann, C., Repasky, K. S., Lawrence, R., и Powell, S.). Это связано с тем, что при увеличении количества спектральных каналов становится возможной более точная, по сравнению с мультиспектральными камерами, идентификация объектов на поверхности и анализ их распределения по площади, в том числе и посезонно. При этом принятие решений по оперативному контролю территорий отраслевыми ведомствами традиционно возможно на основе готовых тематических продуктов, получаемых в результате обработки данных разрабатываемым сервисом, как в видимом, так и в ближнем и коротковолновом ИК-диапазоне.

Источники данных

Снимки не хранятся в сервисе заранее: поиск идёт по каталогам поставщиков в момент запроса. Вы рисуете на карте точку или полигон, задаёте диапазон дат и допустимую облачность, отмечаете нужные источники — и получаете список сцен, снятых над этой областью. Каналы выбранной сцены подкачиваются только тогда, когда вы запускаете расчёт.

Sentinel API L2

Sentinel-2 L2A (Copernicus) — отражение у поверхности после атмосферной коррекции, каналы 10 и 20 м, поиск через STAC-каталог. Доступен полный набор водных индексов и сегментация.

Sentinel API L1

Sentinel-2 L1C — те же каналы, но отражение на верхней границе атмосферы. AWEI и WI здесь не предлагаются: их пороги подобраны для уровня L2.

Landsat API L1

Landsat 8/9 Collection 2 Level-1 из каталога USGS M2M — отражательные каналы 30 м и два тепловых канала (B10 и B11) в исходном виде. Только на этом источнике считаются обе формулы температуры поверхности моря (SST).

Landsat API L2

Landsat 8/9 Collection 2 Level-2 — отражение у поверхности и готовый продукт температуры поверхности ST_B10, поэтому кнопка температуры подписана здесь ST, а не LST. Канала B11 в продукте нет, и SST на нём недоступен.

EO-1 API

Гиперспектрометр Hyperion спутника EO-1 (архив USGS, съёмка по 2017 год) — гиперкуб из 242 узких каналов с разрешением 30 м. Сервис берёт из него каналы для NDVI, NDWI и NDSI.

Что считает сервис

Набор кнопок зависит от снимка: индекс предлагается, только если у аппарата есть нужные каналы, а уровень обработки соответствует тому, для которого формула выведена. Формулы, диапазоны значений и пояснения к результатам собраны в справочнике по индексам.

Выделение воды

NDWI, MNDWI, AWEI (non-shadow), AWEI (shadow), WI, WRI — граница вода/суша по контрасту зелёного, ближнего ИК и SWIR-каналов. AWEI и WI считаются только на уровне L2, остальные — на обоих уровнях.

Качество воды

NDTI — индекс мутности по соотношению красного и зелёного каналов.

Температура

SST (МГИ) и SST (SWA) — температура поверхности моря по двум формулам расщеплённого окна; LST (на уровне L2 — ST) — температура земной поверхности; UHI — маска городского острова тепла с площадями полигонов. Все температуры отдаются в градусах Цельсия.

Растительность, снег, влага

NDVI, NDSI, NDMI — базовые индексы для оценки состояния суши вокруг водного объекта.

Сегментация

Алгоритмическая сегментация разбивает сцену на классы «вода», «растительность», «город» и «прочее» и векторизует их в полигоны с площадями. На снимках Sentinel-2 L2A классы берутся из слоя Scene Classification Layer поставщика.

Как пользоваться

• Откройте карту и нарисуйте точку или полигон над интересующей территорией.
• В панели поиска отметьте источники, задайте диапазон дат и порог облачности, нажмите «Найти».
• Выберите сцену из списка — рядом с ней показаны дата съёмки и облачность, а превью ложится на карту с подписью поставщика данных.
• Нажмите кнопку индекса. Расчёт идёт на сервере, а полоса прогресса называет стадию: чтение каналов снимка, вычисление, сохранение результата.
• «Комплексный расчет» считает несколько индексов за один заход и сводит их в таблицу с превью.
• «Выбрать область» открывает редактор кадрирования: индекс считается по вырезанному фрагменту сцены, а не по всей полосе съёмки.

Результаты и скачивание

• Результат показывается картинкой PNG с координатной сеткой по краям, цветовой шкалой и строкой статистики по снимку.
• Рядом сохраняется raw TIFF: значения в нём лежат в тех же единицах, что и на цветовой шкале, — нормированные индексы дробными числами от −1 до 1, температуры в градусах Цельсия. Пересчитывать файл после скачивания не нужно.
• Фон за границей полосы съёмки в результат не попадает: в PNG он прозрачный, в TIFF помечен nodata, поэтому картинку можно класть слоем поверх карты.
• «Скачать результат» отдаёт архив с PNG и TIFF одного индекса, «Скачать все результаты» — архив по всем индексам комплексного расчёта.
• «Скачать снимок» отдаёт архив с исходными каналами сцены и её метаданными — тот же набор, по которому считал сервис.
• Готовые результаты кэшируются: повторный запрос того же индекса по той же сцене возвращается сразу, без пересчёта.