Картографические онлайн-сервисы со спутниковыми снимками среднего разрешения

26 января 2018 г., просматривая статьи в журнале "ГЕОМАТИКА" (издаётся компанией "СОВЗОНД" с 2008 г.), наткнулся вот на эту. В ней авторы статьи привели список геосервисов, открывшихся за последний год (сама статья от 19.06.2017 г.) и предоставляющих доступ к данным Sentinel-2:

официальный сайт проекта Copernicus (scihub.copernicus.eu/dhus/#/home);
портал Sentinel-Hub, позволяющий просматривать и отбирать имеющиеся снимки в реальном разрешении и в любых сочетаниях каналов (apps.sentinel-hub.com/sentinel-playground);
LandViewer — удобные фильтры поиска для просмотра и загрузки снимков Sentinel-2 и Landsat-8 (lv.eosda.com);
EarthExplorer (earthexplorer.usgs.gov/);
загрузка данных через AWS — Amazon Web Services (aws.amazon.com/ru/public-datasets/sentinel-2).

Из приведённого списка мне были хорошо известны два - EarthExplorer (США) и Sentinel-Hub Playground, хотя про первый геосервис вот здесь говорится, что он был активен ещё в 2010 г. По ссылке на сайте AWS открыл для себя ещё два интересных геосервиса - RemotePixel Viewer (Канада) и EO Browser от компании Sinergise (Словения). Как оказалось, Playground также разработка словенцев и оба этих веб-приложения входят в общий проект Sentinel Hub, с которым компания победила на международном конкурсе Copernicus Masters в конце 2016 г. Кроме вышеперечисленных сервисов со снимками среднего разрешения, с середины 2017 г. мне известен Planet Explorer. Но сначала о самих спутниках, располагающих оптическими сенсорами среднего разрешения. Основное преимущество этих спутников - высокая повторяемость съёмки, вплоть до ежедневной, а также возможность бесплатного просмотра и скачивания снимков на различных геосервисах. На сегодняшний день (конец февраля 2018 г.) наибольший интерес представляют снимки с действующих спутников Sentinel-2A/2B (Европейское Космическое Агентство), Landsat-8 (США), PlanetScope (США), RapidEye (Германия-США), Terra (США), а также архивные снимки спутников Landsat-1/2/3/4/5/7 (США, снимки Landsat-7 после 31 мая 2003 г. имеют чёрные полоски из-за сбоя модуля Scan Line Corrector (SLC), а потому, несмотря на то, что спутник продолжает функционировать, ценность их невелика). Приведу характеристики действующих на сегодняшний день спутников в применении конкретно к моей области Камы.

Sentinel-2A/2B (ESA)

Даты запусков спутников: 23 июня 2015 г. (Sentinel-2A), 7 марта 2017 г. (Sentinel-2B). О миссии спутников Sentinel подробно рассказано в статье. На мою область Камы лучший снимок захватывает область от Вандовки до Камского Устья, есть ещё снимок в виде треугольника от Камских Полян до речки Старицы, причём его правая граница у Камских Полян в точности соответствует моей выбранной области акватории Камы. Периодичность съёмки спутников указана 10 суток и на области Камские Поляны-Старица это хорошо видно, но на области Вандовка-Камское Устье снимки появляются чаще, что остаётся для меня пока загадкой, сам факт увеличения периодичности можно констатировать только со знаком плюс! Вот например как обстояло дело с датами снимков в январе 2018 г. на область Вандовка-Камское Устье: Sentinel-2A - 7, 10, 17, 20, 27, 30; Sentinel-2B - 2, 5, 12, 15, 22, 25. Это означает, что за месяц пара спутников делает 12 снимков, или каждый новый снимок этой области появляется через 2-3 дня в 11 часов плюс-минус 15 минут по московскому времени (точное время начала и конца приёма данных указано на сайте EarthExplorer при просмотре соответствующего снимка). Даты и время планируемых снимков области можно посмотреть на сайте SEDAS ( Sentinel Data Access Service). Первые качественные снимки областей Камские Поляны-Старица и Вандовка-Камское Устье (без значительной облачности): 14 августа 2015 г. (Sentinel-2A) и 19 июля 2017 г. (Sentinel-2B). Пространственное разрешение снимков - 10 метров на пиксель (максимальный зум z14).

Landsat-7/8 (США)

Даты запусков спутников: 15 апреля 1999 г. (Landsat-7), 11 февраля 2013 г. (Landsat-8), пространственное разрешение - 30 метров (мультиспектральный режим, max z13) и 15 метров (панхроматический режим, max z14), периодичность съёмки - 16 суток. Лучшие снимки по географической области (в них попадает Чистополь и большая часть моей области Камы от Камских Полян до Алексеевского): Мензелинск-Алексеевское (первые качественные снимки - 3 июля 1999 г. (Landsat-7) и 28 марта 2013 г. (Landsat-8)) и Нижнекамск-Атабаево (первые качественные снимки - 26 июля 1999 г. (Landsat-7) и 19 апреля 2013 г. (Landsat-8)). Таким образом, за месяц на область Камские Поляны-Алексеевское получаются 4 снимка от каждого спутника, дважды разница между ними равна 7 дням и один раз - 9 дням, время получения снимков составляет 10 часов 40 минут плюс-минус 7 минут (мск).

PlanetScope (США)

Мини-спутники частной космической компании Planet (США, образована в конце декабря 2010 г. под именем Planet Labs, в июнe 2016 г. компания обновила имя, сократив его до Planet), которые с конца осени 2017 г. обновляют снимки всей земной суши каждый день с пространственным разрешением 3-4 метра (max z15)! Первый из них был запущен 20 апреля 2013 г., на сегодняшний день компания обладает флотом, состоящим из более чем 200 мини-спутников. Две статьи об истории компании Planet из ЖЖ ZELENYIKOT - первая и вторая. Первый снимок Камы (северо-восточнее Чистополя) сделан 1 июня 2016 г., мини-спутники осуществляют съёмку моей области Камы в 10 часов плюс-минус 10 минут (мск).

RapidEye (Германия-США)

Группировка из пяти мини-спутников была запущена 29 августа 2009 г. Владельцем этих аппаратов на тот момент являлась германская компания BlackBridge AG, в 2015 г. эту компанию приобрела компания Planet (США). Периодичность съёмки для этих мини-спутников равна одним суткам, однако на мою область Камы эта закономерность явно не выполняется, ибо за год набирается всего около десятка снимков, первый из них был сделан 4 июня 2009 г. (Саконы-Камское Устье), а Чистополь впервые попал на снимок 14 июня 2009 г., разрешение снимков - 5 метров на пиксель (max z15). Съёмка моей области Камы происходит в интервале между 11 и 12 часами (мск).

Terra (США)

Тerra (EOS AM-1) - транснациональный научно-исследовательский спутник, имеющий солнечно-синхронную полярную орбиту и действующий под руководством агентства НАСА. В переводе с латинского означает название Земли, запущен 18 декабря 1999 г. На нём установлено пять съёмочных систем, в плане практического применения наиболее интересна японская система космического дистанционного зондирования ASTER. В видимом диапазоне система позволяет получать снимки с разрешением до 15 м., что соответствует максимальному зуму почти z14. Первый снимок на мою область Камы сделан 18 мая 2000 г. Периодичность съёмки равна 16 суткам, однако количество снимков моей области Камы за год невелико - редко, когда оно превышает более пяти снимков, сама съёмка осуществляется в 11 часов плюс-минус 10 минут (мск).

Теперь о геосервисах, где можно найти снимки с указанных выше спутников. И начать надо, конечно же, с EarthExplorer - геопортала Геологической службы США (USGS).

EarthExplorer (США)

Огромный архив различных спутниковых снимков (вся миссия Landsat, начиная с первого спутника и заканчивая Landsat-8, Sentinel-2, Terra, рассекреченные данные с американских спутников-шпионов KeyHole). Как работать с архивом материалов на геопортале описано в статье. На сайте USGS есть и специальные "вьюеры" (viewer - просмотрщик): LandsatLook Viewer (снимки Landsat), Sentinel2Look Viewer (снимки Sentinel-2), Global Visualization Viewer (снимки Landsat, Sentinel-2, Terra). Архивным снимкам геопортала я посвятил отдельный раздел.

Land Viewer (США)

Геосервис Land Viewer - разработка американской компании EOS Inc. (Earth Observing System - Система наблюдений за Землёй) с офисом в Украине (основана в 2015 г.), которая специализируется на анализе и обработке больших GIS-данных. Первое же знакомство с геосервисом привело меня в полный восторг от увиденного - это одна из лучших платформ для обработки и анализа данных со спутников на сегодняшний день, единственный настолько продвинутый бесплатный интернет-инструмент, имеющий к тому же поддержку русского языка (с конца осени 2017 г.)! Геосервис содержит архивные снимки со спутников Landsat-4 (TM и MSS), Landsat-5 (TM и MSS), Landsat-7, Landsat-8 и Sentinel-2 (бесплатный ежедневный показ 10-ти снимков). Используя функцию в настройках "Аntialiasing" ("Сглаживание"), а также поиграв настройками контрастности для большей чёткости обычные снимки с этих спутников на геосервисе по разрешению увеличены на одну единицу, т.е снимки MSS увеличены по разрешению с z11 (80 метров на пиксель) до z12, TM - с z13 (30 метров на пиксель) до z14, Landsat-7 - с z13 (30 метров на пиксель) до z14, Landsat-8 - с z13 (30 метров на пиксель) до z14, Sentinel-2 - с z14 (10 метров на пиксель) до z15. Увеличение разрешения снимков сразу сказалось на качестве снимков, некоторые старые летние снимки Камы по низкому уровню воды выглядят просто замечательно (особенно, если включить в выборе комбинации каналов "Land/Water" для чёткого отделения воды и суши!). И главное - комбинация каналов "Natural color" (естественные цвета) вьюера позволяет увидеть объекты земной поверхности так, как они воспринимаются человеческим глазом, а также даёт возможность анализировать состояние водных объектов и оценивать глубину. Похожая комбинация каналов есть и у двух вьюеров геопортала SENTINEL Hub - Playground и EO Brouser, но снимки там значительно хуже по качеству обработки - ниже я покажу скрины для сравнения. Архивным снимкам этого вьюера я также посвятил отдельный раздел.

Planet Explorer (США)

Онлайн-портал предоставляет доступ к пространственным данным с уникальной спутниковой группировки PlanetScope, насчитывающей более 200 космических аппаратов (на март 2018 г.) и предназначенной для проведения регулярного мониторинга любой территории. Бета-релиз геосервиса был запущен 10 марта 2017 г., как им пользоваться описано в этой статье. Кроме снимков PlanetScope, на сервисе можно посмотреть данные со спутников RapidEye, SkySat (обе группировки сейчас также принадлежат компании Planet, первая группировка из 5 мини-спутников - с июля 2015 г., а вторая из 13 мини-спутников со сверхвысоким разрешением - с февраля 2017 г.), Sentinel-2 и Landsat-8. Отображение снимков на сервисе оставляет желать лучшего - снимки Sentinel-2 и Landsat-8 хотя и показываются в их реальном разрешении (z14 и z13 соответственно), но им явно не хватает чёткости и контрастности, снимки PlanetScope и RapidEye показываются в разрешении z14 (лодку на реке при всём желании разглядеть не представляется возможным при таком разрешении), а реальное их разрешение - z15 (у первых даже немного выше этого значения). При выборе триальной версии сервиса снимки PlanetScope можно увидеть в реальном разрешении, три интересных для меня (в надежде увидеть свою лодку на реке - факт присутствия лодки я всегда могу определить по времени записи лога эхолотом-картплоттером и времени самого спутникового снимка) скриншота снимков привожу ниже:

1.12 июня 2017 г. (09:57:27), уровень воды: 854 см. (+77 см.). Возвращаемся с товарищем после рыбалки - моя лодка подходит к основному прорану от Камы к городской лодочной...

© 2018 Planet2. 21 августа 2017 г. (09:58:33), уровень воды: 795 см. (+18 см.). Моя лодка двигается к острову Голодный, перпендикулярно Каме. Запись лога в этот день вёл с 4 часов утра до 8 часов вечера, прошёл более 200 км. - Прость, Горелка и Кама от Вандовки до Тарасово...

SENTINEL Hub (Словения)

Геопортал разработан словенской компанией Sinergise, есть два просмотрщика - Playground ( снимки Landsat-8 и Sentinel-2) и EO Brouser (архив снимков со спутников Sentinel-1, Sentinel-2, Sentinel-3, Landsat-5, Landsat-7, Landsat-8, Envisat MERIS). Качество обработки снимков в этих вьюерах явно оставляет желать лучшего: Кама на летних снимках спутника Sentinel-2 имеет слишком тёмный цвет (как и сами снимки темноватые) и увидеть лодку на реке бывает достаточно сложно, а на зимних снимках того же спутника увидеть что-либо вообще не реально - солнечные блики и отражение от снега делают снимок почти белым. Вот как отображаются снимки Sentinel-2 от 11 февраля 2017 г. (z16) и от 2 сентября 2017 г. (z15).

© 2018 EOS DATA ANALYTICS Inc./Land Viewer, Image © 2018 Copernicus /ESA Архив снимков со спутника Envisat (ESA, запущен в 2002 г.), сделанных установленным на нём спектрометром MERIS (Medium Resolution Imaging Spectrometer), интересен разве что специалистам по метеорологии в силу слишком большой величины пространственного разрешения, равной 300 метров на пиксель. Меня интересовал только один снимок из этого архива - за 21 ноября 2010 г. - есть ли он? Оказалось, что есть - в тот день, в 8 часов утра, уровень воды в Каме опустился до самого низкого по открытой воде до ледостава за всё время наблюдений с момента образования Куйбышевского водохранилища - 386 см. (-391 см.) (а накануне в этот же час он составлял 422 см.)!! Выпал первый снежок и на нашей лодочной люди с утра того дня массово вытаскивали свои лодки на зимнее хранение (в том числе и я). Из-за резкого падения уровня воды, посередине лодочной образовалась коса, что крайне затруднило перемещение лодок к берегу лодочной. Я снял видео тогда на лодочной и позже выложу его в Блоге. Всего лишь один день продержался уровень воды ниже отметки 400 см., уже на следующий день, в 8 часов утра, уровень был 402 см. и далее до ледостава ( Кама покрылась льдом 7 декабря) уровень воды медленно, но повышался. Вот этот снимок, сделанный в 10 часов 13 минут 21 ноября 2010 г.

RemotePixel (Канада)

Сервис разработан канадским геологом Винсентом Сараго (Vincent Sarago) в 2015 г., на нём представлены обработанные снимки со спутников Landsat-8 и Sentinel-2. Понравился интерфейс сервиса - сначала в поисковике Satellite Search ищем интересующие снимки, представленные в достаточно большом размере

© 2018 RemotePixel а затем, выбрав снимок и нажав на кнопку "R.p.", можно посмотреть на снимок во вьюере RemotePixel Viewer. Есть аналогичные Land Viewer комбинации каналов, однако нет настроек контрастности и сглаживания (а в Land Viewer 6 различных комбинаций контрастности), в результате снимки уступают по качеству снимкам из Land Viewer, и более того, на снимке при зуме z16 уже становятся видны пиксели.

© 2018 RemotePixel, Image © 2018 Copernicus/ESA© 2018 RemotePixel, Image © 2018 Copernicus/ESA Геосервис Copernicus Open Access Hub (снимки Sentinel-1, Sentinel-2 и Sentinel-3) может быть интересен только GIS-специалистам, просмотрщика снимков нет, а скачивание снимков осуществляется в специальных форматах (нет формата GeoTIFF).

P.S.

К снимкам среднего разрешения также необходимо отнести снимки, сделанные французскими спутниками миссии SPOT 1/2/3/4/5, а также японским спутником ALOS. Правда, сами по себе данные платные и весьма дороги, однако для обобщённых исследований можно использовать их так называемые "квиклуки" (quicklooks) - уменьшенные просмотровые изображения, их разрешение составляет первые сотни метров. Все спутники выведены из эксплуатации.

SPOT 1-5 (Франция)

SPOT (Satellite Pour L’Observation de la Terre - спутник воздушного наблюдения за земной поверхностью) - это серия спутников дистанционного зондирования Земли, разработанных Французским космическим агентством (Centre National d'Études Spatiales, CNES) в сотрудничестве с Бельгийским аэрокосмическим агентством и Государственным управлением космических исследований Швеции. Статистика миссии (запуск - прекращение работы): 22 февраля 1986 г. - 17 ноября 2003 г. (SPOT 1), 22 января 1990 г. - 30 июля 2009 г. (SPOT 2), 26 сентября 1993 г. - 14 ноября 1997 г. (SPOT 3), 24 марта 1998 г. - 11 января 2013 г. (SPOT 4), 4 мая 2002 г. - 29 марта 2015 г. (SPOT 5). Пространственное разрешение съёмочных каналов на спутниках SPOT 1-4 составляло 10 м. (в панхроматическом режиме, z14) и 20 м. (в мультиспектральном режиме, z13), а у SPOT 5 - соответственно 5 м. (z15, в режиме SuperMode - до 2,5 м., т.е. z16) и 10 м. (z14). Есть сейчас в космосе и два действующих спутников SPOT - 6 и 7, но у них разрешение снимков в панхроматическом режиме составляет уже 1,5 м. (в мультиспектральном режиме - 6 м.), а потому они относятся к классу спутников с высоким разрешением снимков. "Квиклуки" снимков можно посмотреть в геосервисе GeoStore на официальном сайте французской компании AIRBUS DEFENCE AND SPACE. Привожу наиболее интересные "квиклуки" снимков моей области Камы.

1. Первый снимок миссии - 25 мая 1986 г. (12 ч.03 мин.), спутник SPOT-1, разрешение 20 м. (z13), уровень воды: 860 см. (+83 см.).

© 2018 AIRBUS DEFENCE AND SPACE2. Снимок от 26 августа 1987 г. (11:55), первое появление Чистополя (качество "квиклука" конечно не важное), спутник SPOT-1, разрешение 10 м. (z14), уровень воды: 772 см. (-5 см.).

© 2018 AIRBUS DEFENCE AND SPACE5. Снимок от 14 апреля 1990 г. (11:55), спутник SPOT-1, разрешение 20 м. (z13), уровень воды: 868 см. (+91 см.). Севернее Камы ещё лежит снег, а южнее его практически уже нет...

© 2018 AIRBUS DEFENCE AND SPACE7. Снимок от 7 октября 1995 г. (11:03), спутник SPOT-3, разрешение 10 м. (z14), уровень воды: 462 см. (-315 см.). Низкий уровень воды в Каме, 30 октября уровень воды достигнет минимальной отметки до ледостава - 421 см. (-356 см.).

© 2018 AIRBUS DEFENCE AND SPACE 07-10-1995-2 8. Снимок от 29 сентября 1996 г. (12:17), спутник SPOT-3, разрешение 20 м. (z13), уровень воды: 517 см. (-260 см.). На следующий день, 30 сентября, уровень опустится до нижней отметки за сентябрь - 515 см. (-262 см.), а 5 октября будет минимальный уровень до ледостава - 511 см. (-266 см.).

© 2018 AIRBUS DEFENCE AND SPACE12. Снимок от 24 августа 2010 г. (11:31), спутник SPOT-5, разрешение 2,5 м. (z16), уровень воды: 577 см (-200 см.). Увы, но хороших осенних снимков 2010 г. в архиве нет - все снимки с густой облачностью...

ALOS (Япония)

Спутник ALOS (Advanced Land Observation Satellite) был запущен 24 января 2006 г. и выведен из эксплуатации 12 мая 2011 г. Он был оснащен картографической стереокамерой (PRISM), позволяющей получать снимки с разрешением до 2,5 м, мультиспектральной камерой (AVNIR-2) для получения цветных снимков с разрешением 10 м, а также радаром L-диапазона (PALSAR), предназначенным для круглосуточного и всепогодного наблюдения Земли и позволяющим получать изображения с разрешением от 7 до 100 м. Снимки платные, среди "квиклуков" меня особо интересовали за ноябрь 2010 г., когда уровень воды в Каме был критически малым. И в архиве снимков онлайн-сервиса Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA - Japan Aerospace Exploration Agency) - AUIG2 (ALOS/ALOS-2 User Interface Gateway) - я нашёл два таких "квиклука", правда, радарный "квиклук" там отсутствует, но его (уже зная дату снимка) я заказал через службу распространения данных сторонних миссий (Third Party Missions Dissemination Service) геопортала Европейского космического агентства - ESA Earth Online (данные ALOS PALSAR FBD GDH).

1. Снимок от 18 ноября 2010 г. (AVNIR-2, 10:51:46-11:05:38), уровень воды: 414 см. (-363 см.)!!.