Cum Vedem Verdele Din Spațiu

O călătorie de la orbita satelitului la hărțile vegetației urbane

Derulează

Întrebarea

Cum măsori verdele unui oraș?

Ai putea merge pe fiecare stradă, număra fiecare copac, inventaria fiecare parc. Ar dura ani.

Sau poți întreba un satelit...

Fă Cunoștință cu Sentinel-2

Agenția Spațială Europeană operează doi sateliți identici care fotografiază întreaga suprafață terestră a Pământului la fiecare cinci zile. Datele sunt complet gratuite și deschise - finanțate de contribuabilii europeni pentru ca toți să le folosească.

10m
Rezoluție per pixel
5
Zile între treceri
13
Benzi spectrale

Ce Vede Satelitul

Imaginea din stânga arată ce văd oamenii - lumină roșie, verde și albastră combinate. Dreapta arată infraroșul apropiat, unde vegetația sănătoasă strălucește roșu intens.

True color satellite image
Culoare Reală (RGB)

Ce ar vedea ochii tăi din spațiu. Parcul Retiro apare ca o pată verde estompată.

Near-infrared false color image
Infraroșu Apropiat

Vegetația reflectă puternic NIR, apărând roșu strălucitor. Clădirile și drumurile rămân întunecate.

Banda Secretă

Sentinel-2 vede lumină pe care noi nu o putem vedea. Lumina infraroșie apropiată se reflectă de pe plantele sănătoase ca o oglindă - reflectă aproximativ 50% din ea. Betonul și asfaltul? Doar aproximativ 20%.

Pentru ochii umani, această lumină este invizibilă. Pentru satelit, este cheia pentru a găsi fiecare petic de verde într-un oraș.

Formula

Combinăm benzile infraroșu apropiat și roșu într-un singur număr numit NDVI (Indicele de Vegetație cu Diferență Normalizată).

NDVI = (NIR - Red) / (NIR + Red)
-0.2
Apă
0.1
Beton
0.7
Arbori Sănătoși

Problema Norilor

O imagine nu este suficientă. Norii blochează vederea. Umbrele confundă citirile. Avem nevoie de mai multe observații fără nori pentru a construi o imagine fiabilă.

Senin
1 Iunie - Senin
Respins
6 Iunie - Respins
Senin
11 Iunie - Senin
Respins
16 Iunie - Respins

Colectăm toate observațiile de vară (iunie-august) și păstrăm doar pe cele senine.

Compozitul de Vară

Din toate observațiile fără nori, calculăm valoarea mediană pentru fiecare pixel. Aceasta ne oferă o vedere curată, reprezentativă a vegetației la vârf.

Gândește-te la asta ca la a face o rafală de fotografii și a păstra cel mai bun cadru - doar că noi combinăm zeci de treceri de satelit într-o imagine perfectă.

Trasând Linia

Valorile NDVI variază de la -1 la +1. Trebuie să decidem: ce contează ca "vegetație"?

Apă / Umbră Sol gol Rară Vegetație sănătoasă

Sub 0.40

Nu contează ca vegetație. Include drumuri, clădiri, sol gol, apă și plante rare sau stresate.

Peste 0.40

Contează ca vegetație. Arbori sănătoși, gazon dens, parcuri, grădini - orice fotosintetizează activ.

Rezultatul

De la benzi satelitare brute la o hartă a vegetației. Imaginea NDVI arată gradientul, în timp ce masca arată clasificarea finală.

NDVI colorized image
Valori NDVI

Maro = NDVI scăzut (urban), Verde = NDVI ridicat (vegetație). Parcul Retiro iese în evidență clar.

Binary vegetation mask
Masca Vegetației

Verde = NDVI peste 0.40 (contează ca vegetație). Gri = sub prag.

Harta Finală

Rezultatul: o hartă pixel-cu-pixel a vegetației urbane. Fiecare pătrat de 10m este clasificat ca vegetație sau nu.

Vegetație (NDVI > 0.40)
Fără vegetație

Ce Calculăm

Exemplu: Madrid, Spania
3.3%
Acoperire cu Vegetație
0.18
Verde Mediu
19.9 km²
Suprafață Verde
201

Orașe Analizate

Am procesat imagini satelitare pentru orașe din 27 de țări UE. Fiecare oraș măsurat în același mod, cu aceleași date, folosind aceleași metode.