Kuinka näemme vihreää avaruudesta

Matka satelliittiradalta kaupunkikasvillisuuskarttoihin

Vieritä

Kysymys

Kuinka mittaat kaupungin vihreyden?

Voisit kävellä jokaisen kadun, laskea jokaisen puun, kartoittaa jokaisen puiston. Se kestäisi vuosia.

Tai voisit kysyä satelliitilta...

Tapaa Sentinel-2

Euroopan avaruusjärjestö operoi kahta identtistä satelliittia, jotka valokuvaavat Maan koko maapinnan viiden päivän välein. Data on täysin ilmaista ja avointa - eurooppalaisten veronmaksajien rahoittamaa kaikkien käyttöön.

10m
Resoluutio pikseliä kohti
5
Päivää ylitysten välillä
13
Spektrikaistaa

Mitä satelliitti näkee

Vasen kuva näyttää mitä ihmiset näkevät - punainen, vihreä ja sininen valo yhdistettynä. Oikea näyttää lähi-infrapunan, jossa terve kasvillisuus hehkuu kirkkaan punaisena.

True color satellite image
Todellinen väri (RGB)

Mitä silmäsi näkisivät avaruudesta. Retiro-puisto näkyy vaimeana vihreänä laikkuna.

Near-infrared false color image
Lähi-infrapuna

Kasvillisuus heijastaa NIR:ää voimakkaasti, näkyen kirkkaan punaisena. Rakennukset ja tiet pysyvät tummina.

Salainen kaista

Sentinel-2 näkee valoa, jota me emme näe. Lähi-infrapunavalo kimpoaa terveistä kasveista kuin peilistä - ne heijastavat siitä noin 50%. Betoni ja asfaltti? Vain noin 20%.

Ihmissilmille tämä valo on näkymätöntä. Satelliitille se on avain jokaisen viherlaikan löytämiseen kaupungissa.

Kaava

Yhdistämme lähi-infrapuna- ja punakaistat yhdeksi luvuksi nimeltä NDVI (Normalisoitu Kasvillisuusindeksi).

NDVI = (NIR - Red) / (NIR + Red)
-0.2
Vesi
0.1
Betoni
0.7
Terveet puut

Pilviongelma

Yksi kuva ei riitä. Pilvet peittävät näkymän. Varjot sekoittavat lukemia. Tarvitsemme useita pilvettömiä havaintoja luotettavan kuvan rakentamiseksi.

Selkeä
1. kesäkuuta - Selkeä
Hylätty
6. kesäkuuta - Hylätty
Selkeä
11. kesäkuuta - Selkeä
Hylätty
16. kesäkuuta - Hylätty

Keräämme kaikki kesähavainnot (kesä-elokuu) ja pidämme vain selkeät.

Kesäkomposiitti

Kaikista pilvettömistä havainnoista laskemme mediaaniarvon jokaiselle pikselille. Tämä antaa meille puhtaan, edustavan näkymän kasvillisuudesta huipussaan.

Ajattele sitä kuin ottaisit sarjan kuvia ja pitäisit parhaan otoksen - paitsi että yhdistämme kymmeniä satelliittiylityksiä yhdeksi täydelliseksi kuvaksi.

Rajan vetäminen

NDVI-arvot vaihtelevat välillä -1 - +1. Meidän täytyy päättää: mikä lasketaan "kasvillisuudeksi"?

Vesi / Varjo Paljas maa Harva Terve kasvillisuus

Alle 0.40

Ei lasketa kasvillisuudeksi. Sisältää tiet, rakennukset, paljaan maan, veden ja harvat tai stressaantuneet kasvit.

Yli 0.40

Lasketaan kasvillisuudeksi. Terveet puut, tiheä nurmi, puistot, puutarhat - mikä tahansa aktiivisesti yhteyttävä.

Tulos

Raaoista satelliittikaistoista kasvillisuuskartaksi. NDVI-kuva näyttää gradientin, kun taas maski näyttää lopullisen luokituksen.

NDVI colorized image
NDVI-arvot

Ruskea = matala NDVI (kaupunki), Vihreä = korkea NDVI (kasvillisuus). Retiro-puisto erottuu selvästi.

Binary vegetation mask
Kasvillisuusmaski

Vihreä = NDVI yli 0.40 (lasketaan kasvillisuudeksi). Harmaa = alle kynnyksen.

Lopullinen kartta

Tulos: pikseli pikseliltä kartta kaupunkikasvillisuudesta. Jokainen 10m neliö on luokiteltu kasvillisuudeksi tai ei.

Kasvillisuus (NDVI > 0.40)
Ei kasvillisuutta

Mitä laskemme

Esimerkki: Madrid, Espanja
3,3%
Kasvillisuuspeitto
0.18
Keskim. vihreys
19,9 km²
Viheralue
201

Kaupunkia analysoitu

Olemme käsitelleet satelliittikuvia kaupungeista 27 EU-maassa. Jokainen kaupunki mitataan samalla tavalla, samalla datalla, samoilla menetelmillä.