Wykorzystanie pełnego potencjału unijnych satelitów Copernicus do monitorowania ziemi
Rosnąca flota satelitów Sentinel bez ustanku monitoruje lądy, wody i niebo, by poznać ich stan i zrozumieć zachodzące w nim zmiany. Satelity te są obsługiwane przez Europejską Agencję Kosmiczną w ramach inicjatywy Copernicus – flagowego unijnego programu obserwacji Ziemi – i każdego dania generują ponad 10 terabajtów cennych danych. Do zadań usługi programu Copernicus w zakresie monitorowania obszarów lądowych należy między innymi dostarczanie pozyskanych na podstawie obserwacji Ziemi informacji o zmiennych biogeofizycznych opisujących na przykład produktywność roślin, pokrywę śnieżną oraz pokrycie i użytkowanie terenu. Dzięki temu możemy obserwować, jak te wskaźniki zmieniają się na przestrzeni czasu. Badanie przeprowadzone w ramach unijnego projektu ECoLaSS wykazało, że w wielu wypadkach użytkownicy oczekują jeszcze więcej. Potrzebują oni paneuropejskiego systemu monitorowania fenologii roślin, zasobów węgla w lasach oraz intensywności użytkowania obszarów trawiastych i gruntów rolnych. Takie informacje mogą pomóc w określaniu skuteczności Europejskich działań w ramach międzynarodowych strategii na rzecz walki ze zmianą klimatu. „Dzięki gęstemu pokryciu globu satelity Sentinel-1 i Sentinel-2 wspierane obserwacjami naziemnymi mogą pomóc w sprostaniu tym zmieniającym się potrzebom. Dostęp do pochodzących z nich danych jest całkowicie otwarty i bezpłatny”, deklaruje Markus Probeck, koordynator projektu EcoLaSS. „Możemy teraz śledzić, w jaki sposób zmienia się pokrycie konkretnego terenu na przestrzeni całych pór roku lub w perspektywie rok do roku. Pozwala nam to identyfikować te zmiany nie tylko na podstawie koloru czy tekstury, ale i na postawie ich tymczasowego »obrazu śladu«”.
Znaczące powiększenie zasięgu satelitów
Przed pojawieniem się satelitów Sentinel trudno było uzyskać z satelitów optycznych częsty, bezchmurny obraz o wysokiej rozdzielczości przestrzennej. Ograniczona roczna częstotliwość obserwacji dla poszczególnych krajów powodowała, że wszelkie klasyfikacje użytkowania i pokrycia terenu opierały się na danych spektralnych z obrazów pochodzących z konkretnego okresu, które ilustrowały stan terenu tylko w jednym momencie. „Jednym z naszych najbardziej innowacyjnych rozwiązań była zautomatyzowana integracja radaru Sentinel-1 z systemem obrazowania optycznego Sentinel-2. Wykorzystując analizę dużych zbiorów danych i przetwarzanie w chmurze, uzupełniliśmy też szereg czasowy obserwacji satelitów Sentinel-1/-2”, wyjaśnia Probeck, który jest również kierownikiem ds. programu Copernicus w niemieckiej firmie GAF. „Dodatkowy wymiar czasowy zwiększył jakość, szczegółowość i głębie obserwacji pokrycia terenu, a ponadto umożliwił wykorzystanie klasyfikacji na poziomie Europy i całego świata”, dodaje specjalista. Ma to kluczowe znaczenie dla śledzenia rozwoju roślinności i metod zarządzania w dużej rozdzielczości przestrzennej wynoszącej 10 m.
Przyszłe usługi programu Copernicus dla obszarów lądowych
Konsorcjum realizujące opisywany projekt składa się z pięciu instytucji naukowych i firm oferujących usługi w zakresie obserwacji Ziemi. Zespół ten zajął się analizą sześciu głównych zagadnień: rolnictwa, leśnictwa, obszarów trawiastych, terenów nieprzepuszczalnych, takich jak obszary zamieszkałe i infrastruktura drogowa, oraz fonologii roślin, a także nowym europejskim standardem klasyfikacji pokrycia terenu – CLC+. Produkty demonstracyjne zainstalowano w ośmiu reprezentacyjnych ośrodkach na terenie Europy i Afryki, z których każdy miał wielkość od 60 000 do 90 000 km2. Niektóre z nich zarekomendowano jako najbardziej obiecujące dla operacyjnego wdrożenia w ramach rozwoju oferty usług programu Copernicus. Probeck podsumowuje: „W toku projektu ECoLaSS przeprowadzono pionierskie prace w obszarze systematycznych obserwacji i w praktyce zademonstrowano potencjał ogromnych ilości danych z satelitów Sentinel wraz z ich dużą rozdzielczością przestrzenną, radiometryczną i czasową. Przyczyni się to do znalezienia nowych zastosowań dla monitorowania terenu na poziomie kontynentalnym i globalnym i z bezprecedensową częstotliwością czasową, a także do rozwoju rosnącego potencjału ekonomicznego programu Copernicus.
Słowa kluczowe
ECoLaSS, CLC+, usługa programu Copernicus w zakresie monitorowania obszarów lądowych, CLMS, zboża, instalacja demonstracyjna, obserwacja Ziemi, obszary trawiaste, fenologia, satelity Sentinel, szereg czasowy