Co widzą satelity? Podglądanie Ziemi z użyciem CREODIAS
Hej, galaktyczni odkrywcy! Czy na was też działają przyciągająco niczym pole grawitacyjne tytuły Najlepszy kosmiczny projekt z Polski czy Największe przedsięwzięcie polskiej branży kosmicznej? Tak media z naszej galaktyki opisują CREODIAS, platformę stworzoną przez firmy Creotech Instruments i CloudFerro, której misją jest zapewnienie najłatwiejszego dostępu do danych satelitarnych, jaki tylko można zapewnić.
Postanowiłam przywdziać skafander i wylecieć na spotkanie przygodzie, uzbrojona w potężny Internet pełen źródeł i darmowych narzędzi! Celem misji jest zdobycie danych, odszyfrowanie ich i wydobycie cennych informacji o naszej planecie — Ziemi.
Co to jest CREODIAS?
Pod skrótem DIAS kryje się Data and Information Access Services, a więc usługi dostępu do danych i informacji. Znalazłam kilka slajdów przygotowanych przez pana Stanisława Dałka z CloudFerro, krótko punktujących wszystko, z czego korzystać możemy na platformie. Bardziej rozbudowanym źródłem informacji jakiego użyje, będzie prezentacja pana Krzysztofa Mysłakowskiego z tegorocznej konferencji Space 4.0 w Krakowie.
CREODIAS oferuje obecnie ok. 7.5PB danych z obserwacji ziemi, zebranych przez urządzenia misji Sentinel 1, 2 i 3, Landstat-5, 7, 8, Envisat i w przyszłości —kolejnych satelitów Copernicus. Dostać się do nich możemy poprzez główną usługę platformy — CREODIAS ICT Services, czyli wirtualne maszyny o rożnych specyfikacjach, z łatwym dostępem do katalogu danych satelitarnych, z odpowiednią przestrzenią dyskową, mocą obliczeniową i narzędziami, do przetwarzania tych danych (jest nawet Application Market, w którym znajdzie się miejsce na aplikacje tworzone przez podmioty zewnętrzne). Brzmi absolutnie super, ale nie jest to usługa darmowa (co zrozumiałe, utrzymanie takich maszyn kosztuje setki galaktycznych kredytów) — ceny zaczynają się od prawie 34 EUR za miesiąc. Darmowy trial jest oferowany tylko klientom biznesowym lub instytucjonalnym. Co w tym wypadku ma zrobić wolny, kosmiczny pirat, któremu się nie uśmiecha wydawać wyrwanych abordażem z macek kosmicznych potworów skarbów, żeby tylko zaspokoić pragnienia swojej ciekawskiej natury i łypnąć zza przepaski na oko na dane satelitarne?
Gwoli wyjaśnienie — zautomatyzowane pobieranie i przetwarzanie danych satelitarnych na swoim domowym komputerze byłoby dla większości drogą przez mękę. Uważam, że usługi CREODIAS są najlepszą opcją, jeśli chcielibyśmy to robić — mają nie tylko zasoby, ale i potrzebne oprogramowanie out of the box! W tym tekście skupię się szczególnie na ciekawości — co kryje CREODIAS?
Jak działają sensory satelity i jakie dane można uzyskać?
Pierwszym przystankiem naszego autostopu przez galaktykę będzie strona Data Collections Catalog, czyli miejsce w którym możemy przeglądać kolekcje danych z obserwacji Ziemi. Z filtrów widocznych po lewej stronie nieoczywiste zdają się zmienne Sensor i Processing Level, postanowiłam się więc dowiedzieć, co znaczą poszczególne opcje.
C-SAR to radar o syntetycznej aparaturze — zamiast jednej, dużej anteny odbierającej sygnał, stosuje się mniejszą, ruchomą antenę i składa sygnały w odpowiedni sposób, w celu uzyskania obrazów radarowych o ekstremalnie dużej rozdzielczości. Wspiera go SRAL(Sentinel-3) — wysokościomierz dla radarów SAR, który może zapewnić mapę topograficzną skanowanego terenu. Czujniki MSI(Sentinel-2) i OLCI(Sentinel-3; Ocean Land Colour Instrument) odpowiadają za detekcję odbitego od Ziemi promieniowania — analiza widma takiego promieniowania mówi dużo o atmosferze, np. pozwala odróżnić obszary o klimacie tropikalnym i arktycznym na podstawie współczynników absorpcji pary wodnej. SLSTR( Sentinel-3, Sea and Land Surface Temperature Radiometer), radiowy termometr, znajdzie swoje zastosowanie w aplikacjach klimatologicznych i meteorologicznych. TROPOMI(Sentinel-5) skanuje Troposferę — najniższą warstwę atmosfery naszej planety(od powierzchni Ziemi do wysokości ok. 10 km), pod względem występowania związków chemicznych jak ozon, dwutlenek siarki, metan itd.
Processing Level to stopień przetworzenia danych — im wyższy, tym bardziej czytelne są dla człowieka. Każdy z instrumentów ma własną charakterystykę tych stopni — można je znaleźć w linkach, które podałam dla poszczególnych sensorów.
Jak wyszukać i pobrać dane satelitarne z CREODIAS?
Wiemy już jakie kolekcje danych zbierane są przez satelity i składowane na serwerach CREODIAS. Używając EO Browser, możemy od razu zobaczyć te obrazy nałożone na mapę — realistyczne i w różnych wariantach false colors. W przypadku misji Sentinel-2 jest to na przykład NDWI (Normalized Difference Water Index) — kolory zoptymalizowane tak, żeby jak najłatwiej można było wykryć zbiorniki wodne. Możliwych typów produktów jest bardzo dużo i są zależne od misji, o wszystkich możecie przeczytać w odpowiedniej zakładce na Sentinel Hubie.
Pobranie ich na swój dysk będzie łatwe i przyjazne dla użytkownika poprzez aplikację webową EO Finder. Po ściągnięciu, dane możemy załadować do programu typu GIS (Geographic Information System), służącego głownie do tworzenia map, takich jak Interaktywny Plan Miasta Szczecin, na przykład otwartoźródłowy QGIS. Do testów pobrałam sobie paczkę danych z okolic mojego miasta, przechwyconych 12.08.18 r. przez satelitę misji Sentinel-2.
Na powyższym obrazku widać strukturę plików po rozpakowaniu (w najbardziej interesującym folderze, czyli GRANULE/.../IMG_DATA, pozostałe z folderów to dokumentacja, metadane i dane o jakości paczki). Katalog zawiera pliki graficzne(format JPEG 2000) oznaczone B01-B12. Oznaczenia te odpowiadają legendzie na wyżej wspomnianym SentinelHubie, gdzie możemy przeczytać dokładne opisy poszczególnych produktów z kategorii Raw Bands.
Kasia Gandor opublikowała niedawno film, w którym opowiada jak niesamowite rzeczy mówią nam dane satelitarne. Coraz to bardziej skomplikowane instrumenty na satelitach oraz platformy takie jak CREODIAS pozwalają nam jeszcze dokładniej, jeszcze bardziej niesamowicie widzieć naszą Matkę Ziemię, analizować i rozwiązywać jej problemy. Obserwować z góry teren Puerto Rico, gdzie rok temu huragan tak naruszył infrastrukturę, że do dzisiaj są tam problemy z tak podstawowymi rzeczami jak elektryczność i podjąć działania, żeby w przyszłości minimalizować straty w przypadku takich klęsk. Znajdywać najlepsze, najwydajniejsze tereny uprawne, żeby minimalizować światowy głód.
Trenować, zanim potrzebne będą nam masy danych, np. do terraformacji Marsa.
