Kā mēs redzam zaļumu no kosmosa

Ceļojums no satelīta orbītas līdz pilsētu veģetācijas kartēm

Ritiniet

Jautājums

Kā izmērīt pilsētas zaļumu?

Jūs varētu staigāt pa katru ielu, skaitīt katru koku, apsekot katru parku. Tas prasītu gadus.

Vai arī jūs varētu pajautāt satelītam...

Iepazīstieties ar Sentinel-2

Eiropas Kosmosa aģentūra pārvalda divus identiskus satelītus, kas fotografē visu Zemes sauszemes virsmu ik pēc piecām dienām. Dati ir pilnīgi bezmaksas un atvērti - finansēti no Eiropas nodokļu maksātājiem visiem lietot.

10m
Izšķirtspēja uz pikseli
5
Dienas starp pārlidojumiem
13
Spektrālie kanāli

Ko satelīts redz

Kreisais attēls parāda, ko cilvēki redz - sarkana, zaļa un zila gaisma apvienota. Labais parāda tuvo infrasarkano, kur veselīga veģetācija spīd koši sarkana.

True color satellite image
Īstā krāsa (RGB)

Ko jūsu acis redzētu no kosmosa. Retiro parks parādās kā klusinātszaļš plankums.

Near-infrared false color image
Tuvais infrasarkanais

Veģetācija spēcīgi atstaro NIR, parādoties koši sarkana. Ēkas un ceļi paliek tumši.

Slepenais kanāls

Sentinel-2 redz gaismu, ko mēs nevaram. Tuvā infrasarkanā gaisma atlec no veselīgiem augiem kā no spoguļa - tie atstaro ap 50% no tās. Betons un asfalts? Tikai ap 20%.

Cilvēka acīm šī gaisma ir neredzama. Satelītam tā ir atslēga, lai atrastu katru zaļo gabaliņu pilsētā.

Formula

Mēs apvienojam tuvo infrasarkano un sarkano kanālu vienā skaitlī, ko sauc NDVI (Normalizētais diferenciālais veģetācijas indekss).

NDVI = (NIR - Red) / (NIR + Red)
-0.2
Ūdens
0.1
Betons
0.7
Veseli koki

Mākoņu problēma

Viens attēls nav pietiekams. Mākoņi bloķē skatu. Ēnas sajauc rādījumus. Mums vajag vairākus novērojumus bez mākoņiem, lai izveidotu uzticamu ainu.

Skaidrs
1. jūnijs - Skaidrs
Noraidīts
6. jūnijs - Noraidīts
Skaidrs
11. jūnijs - Skaidrs
Noraidīts
16. jūnijs - Noraidīts

Mēs vācam visus vasaras novērojumus (jūnijs-augusts) un paturam tikai skaidros.

Vasaras kompozīts

No visiem novērojumiem bez mākoņiem mēs aprēķinām mediānas vērtību katram pikselim. Tas mums dod tīru, reprezentatīvu veģetācijas skatu tās maksimumā.

Iedomājieties to kā fotogrāfiju sēriju un labākā kadra saglabāšanu - tikai mēs apvienojam desmitiem satelīta pārlidojumu vienā perfektā attēlā.

Līnijas novilkšana

NDVI vērtības svārstās no -1 līdz +1. Mums jāizlemj: kas tiek uzskatīts par "veģetāciju"?

Ūdens / Ēna Kaila augsne Reta Veselīga veģetācija

Zem 0.40

Netiek uzskatīts par veģetāciju. Ietver ceļus, ēkas, kailu augsni, ūdeni un retus vai stresā esošus augus.

Virs 0.40

Tiek uzskatīts par veģetāciju. Veseli koki, blīva zāle, parki, dārzi - jebkas aktīvi fotosintezējošs.

Rezultāts

No neapstrādātiem satelīta kanāliem līdz veģetācijas kartei. NDVI attēls parāda gradientu, kamēr maska parāda galīgo klasifikāciju.

NDVI colorized image
NDVI vērtības

Brūns = zems NDVI (pilsēta), Zaļš = augsts NDVI (veģetācija). Retiro parks skaidri izceļas.

Binary vegetation mask
Veģetācijas maska

Zaļš = NDVI virs 0.40 (tiek uzskatīts par veģetāciju). Pelēks = zem sliekšņa.

Galīgā karte

Rezultāts: pikseļu pa pikselim pilsētas veģetācijas karte. Katrs 10m kvadrāts ir klasificēts kā veģetācija vai nē.

Veģetācija (NDVI > 0.40)
Bez veģetācijas

Ko mēs aprēķinām

Piemērs: Madride, Spānija
3,3%
Veģetācijas segums
0.18
Vid. zaļums
19,9 km²
Zaļā platība
201

Analizētas pilsētas

Mēs esam apstrādājuši satelītu attēlus pilsētām 27 ES valstīs. Katra pilsēta ir mērīta vienādi, ar tiem pašiem datiem, izmantojot tās pašas metodes.