Tietoa
Tekijä
Lorenzo Becchi on italialainen insinööri, jolla on tausta trooppisten maiden maataloustekniikassa. Työskenneltyään maaseudun kehityksen ja humanitaarisen avun parissa Brasiliassa, Ecuadorissa, Kolumbiassa, Kuubassa ja Marokossa hän siirtyi paikkatietoteknologiaan tehden yhteistyötä FAO:n kanssa verkkokartoitusjärjestelmissä.
Tällä hetkellä Barcelonassa asuva Lorenzo keskittyy suurteholaskentaan, paikkatietoohjelmistoihin ja kaukokartoitussovelluksiin. Hän työskenteli aiemmin Josep Carreras -leukemiatutkimusinstituutissa kehittäen HPC-käyttöliittymiä.
Menetelmä
Green City Index mittaa kaupunkien kasvillisuuspeitettä käyttäen Euroopan avaruusjärjestön Sentinel-2-mission satelliittikuvia. Laskemme normalisoidun kasvillisuusindeksin (NDVI) jokaiselle kaupungille ja määritämme, mikä prosenttiosuus kaupunkialueesta on tervettä kasvillisuutta.
Tietolähde: Sentinel-2
Käytämme Sentinel-2 Level-2A (L2A) -tuotteita, jotka ovat ilmakehäkorjattuja pintaheijastuskuvia. Keskeiset ominaisuudet:
- Spatiaalinen resoluutio: 10 metriä (punaiselle ja NIR-kaistalle)
- Paluuaika: 5 päivää (Sentinel-2A:lla ja 2B:llä)
- Kattavuus: Kaikki maa-alueet leveysasteiden 56°S ja 84°N välillä
Data is accessed through the Copernicus Data Space Ecosystem.
Käsittelyputki
1. Granuulien valinta
Jokaiselle kaupungille tunnistamme mitkä Sentinel-2-tiilet (MGRS-ruudukko) kattavat sen rajat. Sitten etsimme kaikki saatavilla olevat granuulit kesäkaudelta (kesä-elokuu) alle 10% pilvipeitolla.
2. NDVI-laskenta
Normalisoitu kasvillisuusindeksi lasketaan jokaiselle pikselille:
Missä NIR on lähi-infrapunakaista (B8) ja Punainen on näkyvä punainen kaista (B4). NDVI-arvot vaihtelevat välillä -1 - +1, missä korkeammat arvot osoittavat terveempää kasvillisuutta.
3. Pilvimasking
Käytämme Sentinel-2 L2A -tuotteiden Scene Classification Layer (SCL) -kerrosta maskaamaan pois:
- Pilvet (korkea, keskitasoinen ja matala todennäköisyys)
- Pilvien varjot
- Vesistöt
- Lumi/jää
4. Ajallinen komposiitti
Kohinan vähentämiseksi ja pilvien aukkojen täyttämiseksi luomme mediaanikomposiitin kaikista kelvollisista havainnoista kauden aikana. Tämä tarjoaa edustavan näkymän kasvillisuudesta huippukasvukauden aikana.
5. Kaupungin rajaus
Komposiitti rajataan virallisiin kaupunkirajoihin GADM:sta (Global Administrative Areas Database) versio 4.1.
6. Kasvillisuusluokitus
Luokittelemme pikselit "kasvillisuudeksi" jos niiden NDVI-arvo ylittää 0.40. Tämä kynnysarvo kaappaa terveen, aktiivisesti yhteyttävän kasvillisuuden ja sulkee pois:
- Paljas maaperä (tyypillisesti NDVI 0.1-0.2)
- Rakennetut pinnat (tyypillisesti NDVI < 0.1)
- Harva tai stressaantunut kasvillisuus (NDVI 0.2-0.4)
Lasketut mittarit
| Metric | Description |
|---|---|
| Kasvillisuusindeksi | Prosenttiosuus kaupunkialueesta, joka on luokiteltu kasvillisuudeksi (NDVI > 0.40). Tämä kertoo kuinka paljon kaupungista on vihreää. |
| Keskimääräinen vihreys | Keskimääräinen NDVI-arvo kaikista kaupungin pikseleistä (0-1 asteikko). Tämä kertoo kuinka vihreä kaupunki on kokonaisuudessaan, mukaan lukien kasvillisuudeton alue. Korkeammat arvot osoittavat tiheämpää tai terveempää kasvillisuutta. |
| Viheralue (km²) | Kokonaisviheralue neliökilometreinä |
| Kokonaispinta-ala (km²) | Kaupungin kokonaishallintoalue |
Esimerkki: Kahdella kaupungilla voi olla sama 10% kasvillisuusindeksi (sama määrä viheralueita), mutta erilainen keskimääräinen vihreys, jos toisessa on tiheämpiä puistoja kun taas toisessa harvoja nurmialueita.
Rajoitukset
- Kausivaihtelu: Tulokset heijastavat vain kesäolosuhteita. Lehtipuut ja kausikasvillisuus voivat näyttää erilaisia kuvioita muina vuodenaikoina.
- Kaupunkipuiden latvusto: Kapeilla kaduilla olevat puut voivat olla osittain rakennusten peittämiä satelliitin katselukulman vuoksi.
- Sekakuvapisteet: 10m resoluutiolla pikselit sisältävät usein sekoituksen kasvillisuutta ja rakennettuja pintoja, johtaen väliarvoihin NDVI:ssä.
- Kynnysarvon herkkyys: 0.40 NDVI-kynnysarvo on jossain määrin mielivaltainen; erilaiset kynnysarvot tuottaisivat eri prosenttiosuuksia.
Comparison with Morgenpost (2016)
| Aspect | Morgenpost | Green City Index |
|---|---|---|
| Satellite | Landsat 5/7/8 | Sentinel-2 |
| Resolution | 30 meters | 10 meters |
| NDVI Threshold | 0.45 | 0.40 |
| Time Period | 2005-2015 composite | Annual (2024+) |
| Coverage | 79 German cities | European cities (expanding) |
Datan lähdemerkintä ja lisenssi
Tuotoksen datan lisenssi
Kaikki tämän projektin data-tuotokset (tilastot, GeoJSON, kartat, raportit) on lisensoitu CC BY 4.0 -lisenssillä. Voit vapaasti jakaa ja muokata dataa mihin tahansa tarkoitukseen, mukaan lukien kaupallinen käyttö, kunhan merkitset lähteen:
Lähdedata
Satelliittikuvat: Sisältää muokattua Copernicus Sentinel -dataa 2024. Copernicus Sentinel-2 -missiota operoi Euroopan avaruusjärjestö (ESA) Euroopan komission puolesta.
Hallinnolliset rajat: GADM versio 4.1 (gadm.org), lisensoitu CC BY 4.0.
Kaupunkidata: GeoNames (geonames.org), lisensoitu CC BY 4.0.
