Изображения как ключ к знанию

История спутниковых изображений как инструмента наблюдений за Землёй начинается с фотографии. В начале двадцатого века фотосъемка претерпела значительные изменения, а также прошла социальную адаптацию. Фотографии не только предлагали человечеству новый, доступный тип визуального представления – они также предлагали изменение перспективы. Увеличивалось использование цветной фотографии. Кинофильмы и телевидение пришли к тому виду, который мы знаем сегодня. А человечество взялось за полеты на самолетах, что, впервые в истории, позволило сделать фотографии земной поверхности сверху. Это было время глобальных изменений в создании карт и изучении явлений, и именно эти изменения привели к совершенно новому способу видения мира.

Вторая Мировая Война: шпионаж и сбор разведывательной информации

Во время Второй Мировой Войны произошёл огромный прорыв в использовании материалов аэрофотосъёмки в разведывательных целях. Союзные войска стали делать снимки со смещением на одно и то же место, комбинируя их в стереопары, обогащая возможности сбора разведывательных данных. В частности, при проведении разведывательной операции с кодовым названием "Арбалет" пилоты, управляющие самолетами, нагруженными оборудованием для фотосъемки настолько, что не оставалось места для оружия, сделали несколько тысяч фотографий вражеской территории. По результатам этого рейда аналитикам службы разведки пришлось интерпретировать и анализировать сотни тысяч стереопар.

Эти 3D-аэрофотографии позволяли аналитикам определить точные местоположения хорошо замаскированной ракетной техники, разработанной в Германии. Это стало ключевым моментом в обнаружении ракетных систем, нацеленный на Великобританию, что спасло тысячи жизней и приблизило конец Второй Мировой Войны. BBC создало подробный документальный фильм посвященный этой теме (Операция Арбалет: Как 3D-очки помогли победить Гитлера).

В 1972 г. та же космическая технология, что была разработана для доставки людей на Луну, привела к запуску первого спутника Landsat. Миссия Landsat подарила нам новые, необыкновенные виды нашей планеты. Это были выходящие за все рамки, ориентированные на гражданское население, широко доступные спутниковые снимки, которые не только показали нам все, что можно увидеть на поверхности Земли, но также предоставили некоторую невидимую глазу информацию, так как позволили визуализировать данные электромагнитного излучения. Мы смогли рассматривать Землю принципиально новым способом.

Эта программа постоянного наблюдения за Землей продолжается по сей день; также существуют сотни других спутников и программ дистанционного зондирования. Как национальные, так и (с недавнего времени) частные компании, также запустили некоторое число миссий для сбора спутниковых изображений Земли, позволяя нам непрерывно обозревать и контролировать нашу планету.

Видеть - значит поверить. Наблюдение мира с помощью цветных спутниковых снимков предлагает множество информации и доступно мгновенно, предоставляя полную визуальную картину и новые знания. Спутниковые изображения ведут гораздо дальше, чем наши глаза способны вести нас – они также позволяют нам видеть мир в его настоящем состоянии. И они также дают нам возможность заглянуть в прошлое и предсказать будущее, воспринять и понять Землю, ее процессы, а также эффекты и временные рамки человеческой активности. Что еще более удивительно, спутниковые снимки позволяют нам взглянуть на невидимое, увидеть визуальные представления отраженной энергии через полный электромагнитный спектр, и помочь принять взвешенные и информированные решения о критических проблемах, ожидающих Землю и все живое на ней.

Уже сейчас очевидно, что использование снимков предоставляет новые перспективы и взгляды на мир и те проблемы, которые вы хотите изучить. Использование снимков даёт множество преимуществ и возможностей.

Практически ежедневный доступ к новой информации

Сбор изображений является быстрым и становится еще быстрее. И доступ к изображениям быстро становится все более гибким и удобным. Многие спутники и сенсоры уже запущены, и еще больше устройств появляется постоянно, собирая новые данные, добавляя их к непрерывному сбору данных – временным сериям наблюдений за нашей планетой. Эти коллекции изображений позволяют нам отображать на карте, измерять и виртуально контролировать всё, что происходит на или возле поверхности Земли. Каждый из нас может быстро собрать большое количество данных, необходимых для работы. Спутниковые изображения стали нашим основным методом изучения, когда мы "путешествуем" к другим планетам и дальше. Мы посылаем зонды в космос и получаем результаты в основном в форме спутниковых изображений, которые предоставляют непрерывные временные серии информационных наблюдений. И это позволяет нам получать новую информацию многими интересными способами.

Взгляд назад во времени

Использование аэрофотосъемки началось сравнительно недавно. Хотя использоваться спутниковые снимки начали только в начале двадцатого века, было легко сравнивать наблюдения для существующих точек, находящихся в наших наборах снимков, по времени. Помимо этого, мы можем накладывать спутниковые изображения поверх исторических карт, что позволяет сравнивать прошлое с настоящим.

Наборы данных ежедневно становятся все богаче и обширнее

Спутниковые изображения запускают целый взрыв открытий. Многие программы получения спутниковых снимков разрастаются, расширяя и внося вклад в базы данных изображений для наших областей интереса. ArcGIS включает полноценную систему обработки изображений, позволяя управлять увеличивающимися, большими, динамически растущими наблюдениями за Землей. Это приводит к мгновенному получению снимков и возможности быстрой интеграции, что позволяет использовать все виды новых приложений и возможностей – например, виды до-и-после для чрезвычайных ситуаций, быстрое использование свежих собранных снимков, интерпретацию и классификацию изображений, а также возможность извлечения информации. Со временем, многие из этих методов вырастут в интересные новые направления, помогая глубже понимать наши сообщества, проблемы и вопросы, с которыми мы сталкиваемся и для решения которых мы можем использовать ГИС.

Мощные ГИС-возможности

Спутниковые снимки и их общий формат растров предоставляют широкие возможности анализа с помощью ArcGIS. И это, в свою очередь, приводит к более глубоким знаниям и новым точкам зрения на проблемы, которые нас интересуют.

Спутниковые снимки предоставляют нам новые перспективы, оказывая серьезное влияние на понимание тех или иных процессов, но они же дают нам возможность увидеть красоты нашего мира – прекрасные произведения искусства. Они потрясают и восхищают нас, затрагивают наши эмоции, показывают чудеса нашего мира и новых миров, которые мы пытаемся открывать и изучать. Не случайно Геологическая служба США хранит и поддерживает коллекцию Земля как искусство.

С момента первых снимков Луны, астронавты-фотографы из мировых космических агентств направляли свои объективы вдаль от Земли. Разумеется, ГИС-пользователи, многие из которых являются фанатами науки, нашли способы создавать карты других планет. В 2015 г. NASA провозгласили, что судя по спектрозональным снимкам, полученным от сенсоров с орбиты Марса, на этой планете когда-то была движущаяся вода – важный момент, не оставшийся незамеченным сообществом ГИС и анализа изображений.

На этом уроке мы будем изучать снимки Landsat и некоторые возможности их применения при помощи приложения Esri Landsat. Сначала мы отправимся в мангровый лес Сундарбан в Бангладеше, где в инфракрасном цвете можно будет исследовать состояние растительного покрова. Затем будем искать воду в пустыне Такла-Макан и затопленные острова на Мальдивах. Поработав с архивом снимков Landsat, собранным за 40 лет наблюдений за развитием Суэцкого канала, вы станете готовы к самостоятельным исследованиям нашей планеты.