Картография - Часть 11 - Поиск снимков и определение полигонов областей интересов
Итак, мы вплотную приблизились к самому интересному: просмотру и подбору архивного спутникового материала. По результатам этого процесса мы или найдём интересующие нас снимки и определимся со стоимостью заказа, или убедимся, что придётся заказывать новую съёмку.
Как было показано в главе 6, нас интересую только спутники разрешением 0.6 м и выше. На сегодняшний день таких спутников четыре:
Компания DigitalGlobe:
• QuickBird (цв. 0.6 м)
• WoldView-1 (ч/б 0,5 м)
• WoldView-2 (цв. 0,5 м)
Компания GeoEye:
• GeoEye-1 (цв. 0,4 м)
В настоящее время уже существует множество web-сервисов, позволяющих в онлайн-режиме искать архивные спутниковые снимки по полигонам заданных областей.
• Сервис http://search.kosmosnimki.ru/ компании СканЭкс.
• Сервис http://catalog.sovzond.ru/ компании СовЗонд.
• Родной сервис от компании DigitalGlobe: http://browse.digitalglobe.com/
• Родной сервис от компании GeoEye: http://geofuse.geoeye.com/
Главный недостаток сервиса СовЗонд - невозможность загрузить область поиска снимков из shape-файла. Главные его же преимущества - открытые ссылки на страницы снимков, откуда можно загрузить качественный quicklook'и и возможность скачать все shapes выбранных снимков разом.
"Родной" сервис DigitalGlobe к сожалению, не принимает файлы в проекции UTM (только в географической системе координат) и имеет жуткий интерфейс.
Для интереса мы провели на всех порталах поиск снимков по интересующему нас полигону. В поиске участвовали все четыре выше обозначенных спутника + Ikonos (цв. 1м). Поиск проводился по всем снимкам с 1 января 2000 года без учёта сезонности, облачностью не более 50%. Итого:
• search.kosmosnimki.ru - 62 снимка найдено
• catalog.sovzond.ru - 50 снимков найдено
• geofuse.geoeye.com - 50 снимков найдено
• browse.digitalglobe.com - 6 снимков найдено
Так с помощью сервиса компании GeoEye удалось выяснить, что текущая мозаика Google по данному району (см. предыдущую главу) состоит из двух снимков IKONOS (разрешением 1 м), выполненных 01.09.2002 и 12.05.2003 соответственно. Обратите внимание на одинаковое расположение облаков и бликов водного покрова. Интересно, что нижнее облако со снимка было удалено специалистами Google - на его месте зияет подложка Landsat:
Для практического применения в оцифровке обычно ищутся снимки с облачностью до 20%, отснятые в период с 1 апреля по 1 ноября (когда нет снежного покрова). Вот результаты поиска таки снимков по четырём обозначенным выше спутникам:
• search.kosmosnimki.ru - 8 снимков найдено (в том числе 3 GeoEye)
• catalog.sovzond.ru - 5 снимков найдено (обидно, но в выдаче был всего 1 снимок GeoEye, не самый свежий)
• geofuse.geoeye.com - 2 снимка найдено (все GeoEye)
• browse.digitalglobe.com - 5 снимков найдено
Интересно, что облачность одного и того же снимка по мнениям разных порталов отличалась в два раза.
Общая рекомендация - всегда проверять результаты поиска на "родных" сервисах спутниковых компаний, чтобы не упустить новые снимки, информацию о которых отечественные сервисы разместить ещё не успели.
Итак, проанализировав результаты поиска, мы нашли два снимка, информация с которых кажется нам полезной. Это свежайший GeoEye (цв. 0,4 м), датированный июлем 2011 г. и прошлогодний WorldView (ч/б 0,5 м). Проблема в том, что GeoEye покрывает лишь часть нашего полигона, и к тому же имеет 11% облачности - что проявляется в виде лёгкой дымки на севере полигона.
Есть два нюанса, которые нужно учитывать при выборе архивных снимков:
• Во-первых, цветное изображение гораздо лучше поддаётся оцифровке чем чёрно-белое.
• Во-вторых, минимальная площадь каждого полигона закупки архивных снимков составляет не менее 25 км2, а для отдельных спутников ещё больше. Самое обидное - что реселлеры редко публично обозначают эти ограничения, и приходится обсуждать их отдельно в ходе переписки или по телефону.
Что же, попробуем заказать минимальный полигон 25 км2 из WorldView, а оставшуюся площадь интересующей нас территории - из GeoEye.
Для этого нам нужно выгрузить shapes и quicklook'и обоих снимков в папку Quicklooks нашего проекта. Для этого найдём интересующие нас снимки на оригинальных сервисах компаний-операторов спутников.
• GeoEye позволяет выгрузить quicklook единственного разрешения в формате .JPG и мировой файл привязки в формате .JGW.
• DigitalGlobe напротив позволяет выбрать разрешение quicklook'а (естественно, выбираем максимально доступное), но файла привязки с ним не поставляется - отдельно необходимо скачать полигон снимка в виде архива shape-файлов. При этом сохраняемое изображение приходится вручную переименовывать в соответствии с идентификатором снимка.
Quicklook со спутника GeoEye загружается в GlobalMapper без вопросов, благодаря наличию файла привязки. Единственная операция, которую следует выполнить после загрузки - это указать прозрачность чёрного цвета (при этом установив флажок "Make very similar colors transparent as well" для борьбы с искажениями формата JPEG).
Quicklook от DigitalGlobe требует ручной привязки, поэтому перед загрузкой в GlobalMapper снимка загружать следует загрузить экспортированный с сайта catalog.shp. После загрузки снимка выполняется его ручная привязка по четырём угловым точкам - эти точки должны совпадать с вершинами полигона снимка:
По окончании снимка нужно указать для него в качестве прозрачного белый цвет, без соответствующего флажка (т.к. снимки DigitalGlobe загружаются в формате .PNG).
После всех вышеуказанных действий catalog.shp можно исключить из состава текущего рабочего пространства GlobalMapper'а.
Осталось разбить полигон, представляющий нашу область интересов (Area Of Interest), на два полигона, соответствующий закупаемым областям каждого из снимков. В случае, если снимки получены с разных спутников, площадь каждого из них не должна быть меньше 25 км2.
В принципе, это действия можно возложить на выбранного вами реселлера спутниковой съёмки, действующего на территории вашей страны. Но в этом случае придётся смириться с тем, что решение о том как именно изменять конфигурацию полигона, и какие именно территории к нему добавлять (слева или справа) будет принимать реселлер.
Кроме того, оптимизируя конфигурации полигонов, вы можете принять решение и исключить из области интересов часть незаселённой территории, изначально в неё входившую.
Какие же условия накладывают компании-операторы на полигоны областей интересов? Зачастую на этот вопрос не могут точно ответить даже сами фирмы-реселлеры. Опыт показывает, что большинство полигонов, заказы на которые принимаются проходят РУЧНУЮ обработку специалистами компании - оператора спутника.
На сегодняшний день требования к областям интереса для архивной съёмки у DigitalGlobe и у GeoEye идентичны:
• минимальная площадь полигона 25 км2
• минимальная ширина коридора 5 км
• запрещены треугольники и острые углы
Поскольку определения "ширины коридора" весьма расплывчато, снимки обрабатываются оператором спутниковой компании, который уже принимает решение по каждому полигону в отдельности.
Ниже приведены примеры некорректных, отбракованных компанией-оператором полигонов:
Как видно из примеров, понятие "ширины коридора" вполне успешно применяется к запрашиваемым областям интереса, и практически всегда не в пользу заказчика.
Я рекомендую наряду со слоем _CITY, содержащим оригинальные полигоны областей интересов, без привязки к каким-либо снимкам, создать слои _MAX и _MIN, содержащие непосредственно полигоны для заказа съёмки.
В слое _MAX будет содержаться разбивка на полигоны без ограничений по денежным ресурсам (с запасом), в слое _MIN - будут минимально необходимые полигоны для создания карты.
Например в нашем случае, в слое _MAX можно создать два наложенных друг на друга полигона (удовлетворяющих всем требованиям): один - с ч/б WorldView, другой - с цветного GeoEye. В слое _MIN следует разместить один полигон ч/б снимка, без наложений и без захвата подозрительных "лишних" сёл.
Каждому создаваемому объекту из категорий _MIN и _MAX необходимо добавлять семантику SAT, а в качестве её значения указывать идентификатор спутникового снимка, откуда предстоит взять этот полигон:
Для слоя _MIN устанавливаем жёлтый цвет окантовки, для слоя _MAX - оранжевый. Не забываем, что создаваемые векторные объекты должны различаться не только типом фигуры (Feature Type) но и слоем (Feature Layer).
Как видно из примера, при площади начальной области интересов 93 км2 (1), минимально необходимая площадь полигона (2) составила 80 км2, а максимально целесообразная - 112 км2, состоящая из двух снимков: (3) и (4).
Обратите внимание, что при построении всех полигонов мы придерживались правила "минимальная ширина коридора - 5 км". Насколько наше представление о ширине коридора совпадёт с представлением компании-оператора - покажет только предварительное размещение заказа.
Зачастую области интереса в исходном виде могут представлять собой большое количество мелких полигонов:
В этом случае задача подбора снимков и преобразования полигонов областей интересов в более крупные полигоны заказа снимков, удовлетворяющие всем требованиям, становится сложнее, и подчас даже переходит ту грань, где заканчивается математика и начинается искусство.
Огромное спасибо сервису search.kosmosnimki.ru за великолепный web-интерфейс, с честью переваривающий даже самые сложные задания.
В компании-реселлеры снимки предоставляются в виде набора .SHP-файлов (.shp .shx .dbf) в проекции utm. Обязательно проследите, чтобы в .dbf файле к каждому полигону был указан идентификатор архивного снимка.
Допускаются ситуации, когда один полигон, удовлетворяющий минимальным требованиям, может состоять из нескольких архивных снимков, но только с одного спутника. В этом случае, в отношении площади покрытия полигона каждым снимком никакие дополнительные требования не предъявляются.
При передачи полигонов области интересов реселлерам, удобно составить их ведомость-реестр. Это может быть обычная таблица Microsoft Excel, со следующими колонками:
• ID снимка
• Спутник
• Год съёмки
• Площадь, км2
• Имя архива с shape-файлами
• Наименование территории
Например:
При выборе реселлера обратите внимание на следующие признаки:
• Требуется ли для покупки снимков лицензия на работу с секретной информацией (ФСБ)?
• Выделяет ли он НДС?
• Как долго он работает на рынке?
• Насколько грамотны, квалифицированы и вежливы его сотрудники в общении с вами?
Полный список действующих реселлеров можно найти на сайтах компаний-операторов спутников:
• DigitalGlobe - Global Reseller Locator
• GeoEye - Find a Channel Partner
Как было показано в главе 6, нас интересую только спутники разрешением 0.6 м и выше. На сегодняшний день таких спутников четыре:
Компания DigitalGlobe:
• QuickBird (цв. 0.6 м)
• WoldView-1 (ч/б 0,5 м)
• WoldView-2 (цв. 0,5 м)
Компания GeoEye:
• GeoEye-1 (цв. 0,4 м)
В настоящее время уже существует множество web-сервисов, позволяющих в онлайн-режиме искать архивные спутниковые снимки по полигонам заданных областей.
• Сервис http://search.kosmosnimki.ru/ компании СканЭкс.
• Сервис http://catalog.sovzond.ru/ компании СовЗонд.
• Родной сервис от компании DigitalGlobe: http://browse.digitalglobe.com/
• Родной сервис от компании GeoEye: http://geofuse.geoeye.com/
Главный недостаток сервиса СовЗонд - невозможность загрузить область поиска снимков из shape-файла. Главные его же преимущества - открытые ссылки на страницы снимков, откуда можно загрузить качественный quicklook'и и возможность скачать все shapes выбранных снимков разом.
"Родной" сервис DigitalGlobe к сожалению, не принимает файлы в проекции UTM (только в географической системе координат) и имеет жуткий интерфейс.
Для интереса мы провели на всех порталах поиск снимков по интересующему нас полигону. В поиске участвовали все четыре выше обозначенных спутника + Ikonos (цв. 1м). Поиск проводился по всем снимкам с 1 января 2000 года без учёта сезонности, облачностью не более 50%. Итого:
• search.kosmosnimki.ru - 62 снимка найдено
• catalog.sovzond.ru - 50 снимков найдено
• geofuse.geoeye.com - 50 снимков найдено
• browse.digitalglobe.com - 6 снимков найдено
Так с помощью сервиса компании GeoEye удалось выяснить, что текущая мозаика Google по данному району (см. предыдущую главу) состоит из двух снимков IKONOS (разрешением 1 м), выполненных 01.09.2002 и 12.05.2003 соответственно. Обратите внимание на одинаковое расположение облаков и бликов водного покрова. Интересно, что нижнее облако со снимка было удалено специалистами Google - на его месте зияет подложка Landsat:
Для практического применения в оцифровке обычно ищутся снимки с облачностью до 20%, отснятые в период с 1 апреля по 1 ноября (когда нет снежного покрова). Вот результаты поиска таки снимков по четырём обозначенным выше спутникам:
• search.kosmosnimki.ru - 8 снимков найдено (в том числе 3 GeoEye)
• catalog.sovzond.ru - 5 снимков найдено (обидно, но в выдаче был всего 1 снимок GeoEye, не самый свежий)
• geofuse.geoeye.com - 2 снимка найдено (все GeoEye)
• browse.digitalglobe.com - 5 снимков найдено
Интересно, что облачность одного и того же снимка по мнениям разных порталов отличалась в два раза.
Общая рекомендация - всегда проверять результаты поиска на "родных" сервисах спутниковых компаний, чтобы не упустить новые снимки, информацию о которых отечественные сервисы разместить ещё не успели.
Итак, проанализировав результаты поиска, мы нашли два снимка, информация с которых кажется нам полезной. Это свежайший GeoEye (цв. 0,4 м), датированный июлем 2011 г. и прошлогодний WorldView (ч/б 0,5 м). Проблема в том, что GeoEye покрывает лишь часть нашего полигона, и к тому же имеет 11% облачности - что проявляется в виде лёгкой дымки на севере полигона.
Есть два нюанса, которые нужно учитывать при выборе архивных снимков:
• Во-первых, цветное изображение гораздо лучше поддаётся оцифровке чем чёрно-белое.
• Во-вторых, минимальная площадь каждого полигона закупки архивных снимков составляет не менее 25 км2, а для отдельных спутников ещё больше. Самое обидное - что реселлеры редко публично обозначают эти ограничения, и приходится обсуждать их отдельно в ходе переписки или по телефону.
Что же, попробуем заказать минимальный полигон 25 км2 из WorldView, а оставшуюся площадь интересующей нас территории - из GeoEye.
Для этого нам нужно выгрузить shapes и quicklook'и обоих снимков в папку Quicklooks нашего проекта. Для этого найдём интересующие нас снимки на оригинальных сервисах компаний-операторов спутников.
• GeoEye позволяет выгрузить quicklook единственного разрешения в формате .JPG и мировой файл привязки в формате .JGW.
• DigitalGlobe напротив позволяет выбрать разрешение quicklook'а (естественно, выбираем максимально доступное), но файла привязки с ним не поставляется - отдельно необходимо скачать полигон снимка в виде архива shape-файлов. При этом сохраняемое изображение приходится вручную переименовывать в соответствии с идентификатором снимка.
Quicklook со спутника GeoEye загружается в GlobalMapper без вопросов, благодаря наличию файла привязки. Единственная операция, которую следует выполнить после загрузки - это указать прозрачность чёрного цвета (при этом установив флажок "Make very similar colors transparent as well" для борьбы с искажениями формата JPEG).
Quicklook от DigitalGlobe требует ручной привязки, поэтому перед загрузкой в GlobalMapper снимка загружать следует загрузить экспортированный с сайта catalog.shp. После загрузки снимка выполняется его ручная привязка по четырём угловым точкам - эти точки должны совпадать с вершинами полигона снимка:
По окончании снимка нужно указать для него в качестве прозрачного белый цвет, без соответствующего флажка (т.к. снимки DigitalGlobe загружаются в формате .PNG).
После всех вышеуказанных действий catalog.shp можно исключить из состава текущего рабочего пространства GlobalMapper'а.
Осталось разбить полигон, представляющий нашу область интересов (Area Of Interest), на два полигона, соответствующий закупаемым областям каждого из снимков. В случае, если снимки получены с разных спутников, площадь каждого из них не должна быть меньше 25 км2.
В принципе, это действия можно возложить на выбранного вами реселлера спутниковой съёмки, действующего на территории вашей страны. Но в этом случае придётся смириться с тем, что решение о том как именно изменять конфигурацию полигона, и какие именно территории к нему добавлять (слева или справа) будет принимать реселлер.
Кроме того, оптимизируя конфигурации полигонов, вы можете принять решение и исключить из области интересов часть незаселённой территории, изначально в неё входившую.
Какие же условия накладывают компании-операторы на полигоны областей интересов? Зачастую на этот вопрос не могут точно ответить даже сами фирмы-реселлеры. Опыт показывает, что большинство полигонов, заказы на которые принимаются проходят РУЧНУЮ обработку специалистами компании - оператора спутника.
На сегодняшний день требования к областям интереса для архивной съёмки у DigitalGlobe и у GeoEye идентичны:
• минимальная площадь полигона 25 км2
• минимальная ширина коридора 5 км
• запрещены треугольники и острые углы
Поскольку определения "ширины коридора" весьма расплывчато, снимки обрабатываются оператором спутниковой компании, который уже принимает решение по каждому полигону в отдельности.
Ниже приведены примеры некорректных, отбракованных компанией-оператором полигонов:
Как видно из примеров, понятие "ширины коридора" вполне успешно применяется к запрашиваемым областям интереса, и практически всегда не в пользу заказчика.
Я рекомендую наряду со слоем _CITY, содержащим оригинальные полигоны областей интересов, без привязки к каким-либо снимкам, создать слои _MAX и _MIN, содержащие непосредственно полигоны для заказа съёмки.
В слое _MAX будет содержаться разбивка на полигоны без ограничений по денежным ресурсам (с запасом), в слое _MIN - будут минимально необходимые полигоны для создания карты.
Например в нашем случае, в слое _MAX можно создать два наложенных друг на друга полигона (удовлетворяющих всем требованиям): один - с ч/б WorldView, другой - с цветного GeoEye. В слое _MIN следует разместить один полигон ч/б снимка, без наложений и без захвата подозрительных "лишних" сёл.
Каждому создаваемому объекту из категорий _MIN и _MAX необходимо добавлять семантику SAT, а в качестве её значения указывать идентификатор спутникового снимка, откуда предстоит взять этот полигон:
Для слоя _MIN устанавливаем жёлтый цвет окантовки, для слоя _MAX - оранжевый. Не забываем, что создаваемые векторные объекты должны различаться не только типом фигуры (Feature Type) но и слоем (Feature Layer).
Как видно из примера, при площади начальной области интересов 93 км2 (1), минимально необходимая площадь полигона (2) составила 80 км2, а максимально целесообразная - 112 км2, состоящая из двух снимков: (3) и (4).
Обратите внимание, что при построении всех полигонов мы придерживались правила "минимальная ширина коридора - 5 км". Насколько наше представление о ширине коридора совпадёт с представлением компании-оператора - покажет только предварительное размещение заказа.
Зачастую области интереса в исходном виде могут представлять собой большое количество мелких полигонов:
В этом случае задача подбора снимков и преобразования полигонов областей интересов в более крупные полигоны заказа снимков, удовлетворяющие всем требованиям, становится сложнее, и подчас даже переходит ту грань, где заканчивается математика и начинается искусство.
Огромное спасибо сервису search.kosmosnimki.ru за великолепный web-интерфейс, с честью переваривающий даже самые сложные задания.
В компании-реселлеры снимки предоставляются в виде набора .SHP-файлов (.shp .shx .dbf) в проекции utm. Обязательно проследите, чтобы в .dbf файле к каждому полигону был указан идентификатор архивного снимка.
Допускаются ситуации, когда один полигон, удовлетворяющий минимальным требованиям, может состоять из нескольких архивных снимков, но только с одного спутника. В этом случае, в отношении площади покрытия полигона каждым снимком никакие дополнительные требования не предъявляются.
При передачи полигонов области интересов реселлерам, удобно составить их ведомость-реестр. Это может быть обычная таблица Microsoft Excel, со следующими колонками:
• ID снимка
• Спутник
• Год съёмки
• Площадь, км2
• Имя архива с shape-файлами
• Наименование территории
Например:
При выборе реселлера обратите внимание на следующие признаки:
• Требуется ли для покупки снимков лицензия на работу с секретной информацией (ФСБ)?
• Выделяет ли он НДС?
• Как долго он работает на рынке?
• Насколько грамотны, квалифицированы и вежливы его сотрудники в общении с вами?
Полный список действующих реселлеров можно найти на сайтах компаний-операторов спутников:
• DigitalGlobe - Global Reseller Locator
• GeoEye - Find a Channel Partner
