Kuidas me näeme rohelist kosmosest

Teekond satelliidi orbiidilt linnataimestiku kaartideni

Keri

Küsimus

Kuidas mõõta linna rohelisust?

Võiks kõndida mööda iga tänavat, lugeda iga puud, uurida iga parki. See võtaks aastaid.

Või võiks küsida satelliidilt...

Tutvustame Sentinel-2

Euroopa Kosmoseagentuur opereerib kahte identset satelliiti, mis pildistavad kogu Maa maismaa pinda iga viie päeva tagant. Andmed on täiesti tasuta ja avatud - rahastatud Euroopa maksumaksjate poolt kõigile kasutamiseks.

10m
Resolutsioon piksli kohta
5
Päeva ülelendude vahel
13
Spektraalset kanalit

Mida satelliit näeb

Vasakul pildil on see, mida inimesed näevad - punane, roheline ja sinine valgus kombineerituna. Paremal on lähisinfrapuna, kus terve taimestik helendab erkpunasena.

True color satellite image
Tegelikud värvid (RGB)

Mida su silmad kosmosest näeksid. Retiro park paistab tuhmrohelise laiguna.

Near-infrared false color image
Lähisinfrapuna

Taimestik peegeldab NIR-i tugevalt, paistes erkpunasena. Hooned ja teed jäävad tumedaks.

Salajane kanal

Sentinel-2 näeb valgust, mida meie ei näe. Lähisinfrapuna valgus põrkab tervetelt taimedelt tagasi nagu peeglist - nad peegeldavad sellest umbes 50%. Betoon ja asfalt? Ainult umbes 20%.

Inimese silmale on see valgus nähtamatu. Satelliidile on see võti iga rohealatüki leidmiseks linnas.

Valem

Kombineerime lähisinfrapuna ja punase kanali üheks arvuks, mida nimetatakse NDVI (normaliseeritud diferentseeritud taimestiku indeks).

NDVI = (NIR - Red) / (NIR + Red)
-0.2
Vesi
0.1
Betoon
0.7
Terved puud

Pilveprobleem

Ühest pildist ei piisa. Pilved blokeerivad vaate. Varjud ajavad näidud segamini. Vajame mitut pilvevaba vaatlust usaldusväärse pildi loomiseks.

Selge
1. juuni - Selge
Tagasi lükatud
6. juuni - Tagasi lükatud
Selge
11. juuni - Selge
Tagasi lükatud
16. juuni - Tagasi lükatud

Kogume kõik suvevaatlused (juuni-august) ja hoiame ainult selgeid.

Suvekomposiit

Kõigist pilvevabadest vaatlustest arvutame iga piksli mediaanväärtuse. See annab meile puhta, esindusliku vaate taimestikust selle tipphooajal.

Mõtle sellele nagu pildiseeria tegemisele ja parima kaadri hoidmisele - ainult et me kombineerime kümneid satelliidiülelende üheks täiuslikuks pildiks.

Joone tõmbamine

NDVI väärtused jäävad vahemikku -1 kuni +1. Peame otsustama: mis loeb "taimestikuga kaetuks"?

Vesi / Vari Paljas pinnas Hõre Terve taimestik

Alla 0.40

Ei arvestata taimestikuks. Hõlmab teid, hooneid, paljast pinnast, vett ning hõredat või stressis taimi.

Üle 0.40

Arvestatakse taimestikuks. Terved puud, tihe muru, pargid, aiad - kõik, mis aktiivselt fotosünteesib.

Tulemus

Töötlemata satelliidikanalitest taimestikukaardini. NDVI pilt näitab gradiente, mask aga lõplikku klassifikatsiooni.

NDVI colorized image
NDVI väärtused

Pruun = madal NDVI (linnaline), Roheline = kõrge NDVI (taimestik). Retiro park paistab selgelt silma.

Binary vegetation mask
Taimestikumask

Roheline = NDVI üle 0.40 (arvestatud taimestikuks). Hall = alla läve.

Lõplik kaart

Tulemus: piksel-pikslilt linnataimestiku kaart. Iga 10m ruut on klassifitseeritud kas taimestikuga kaetuks või mitte.

Taimestik (NDVI > 0.40)
Taimestikuta

Mida me arvutame

Näide: Madrid, Hispaania
3,3%
Taimestiku katvus
0,18
Keskm. rohelisus
19,9 km²
Haljasala
201

Analüüsitud linnad

Oleme töödelnud satelliidipilte linnade kohta 27 EL-i riigis. Iga linn mõõdetud ühtemoodi, samade andmetega, kasutades samu meetodeid.