Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Centrum Badań Kosmicznych PAN opracowało nową metodę tworzenia map

Recommended Posts

Naukowcy z Centrum Badań Kosmicznych PAN opracowali metodę automatycznego i szybkiego tworzenia szczegółowych map pokrycia terenu w skali całego świata. Prototyp mapy, na razie obejmującej tylko Europę, powstał na zlecenie Europejskiej Agencji Kosmicznej.

Mapa przedstawia stan pokrycia terenu w Europie w roku 2017 i uwzględnia 13 najistotniejszych klas, w tym obszary rolnicze, lasy (osobno liściaste i iglaste), tereny zbudowane, bagna, torfowiska. Do jej opracowania wykorzystano aż 15 tysięcy zdjęć z satelitów Sentinel-2. Najmniejsze rozróżnialne szczegóły mapy mają rozmiar 10 metrów, co oznacza, że dane są aż 2,5 tysiąca razy bardziej szczegółowe niż najpowszechniej stosowana dotąd mapa tego rodzaju (CORINE). Dzięki zastosowaniu w pełni automatycznych algorytmów produkcja nowej mapy zajęła jedynie 6 tygodni.

Metodę klasyfikacji pokrycia terenu, która pozwoliła na tak duży postęp, opracowali naukowcy z Zakładu Obserwacji Ziemi w Centrum Badań Kosmicznych PAN. W swojej pracy wykorzystali podejście nazywane „uczeniem maszynowym”: badacze wskazują dane referencyjne dla algorytmu, na podstawie których komputer sam uczy się rozpoznawać zadany typ pokrycia terenu w dowolnym miejscu na świecie. Naukowcy przetestowali swoją metodę w Chinach, Kolumbii, Namibii, Niemczech i Włoszech, po czym użyli jej do wygenerowania nowej mapy pokrycia terenu w Europie.

Największym wyzwaniem przy opracowaniu algorytmu okazało się znalezienie odpowiednich danych referencyjnych. Z reguły takie dane muszą być równie szczegółowe jak powstająca w oparciu o nie mapa. Tymczasem globalne bazy danych oferowały informacje kilkadziesiąt razy mniej precyzyjne w stosunku do oczekiwań. Aby jak najbardziej zmniejszyć ryzyko stosowania danych o większej niepewności, naukowcy z CBK PAN zaproponowali innowacyjne podejście analityczne, które finalnie pozwoliło osiągnąć dokładność klasyfikacji pokrycia terenu sięgającą aż 86%-89% w skali Europy (93% dla Polski).

Do sukcesu przedsięwzięcia przyczyniła się także specyfika wykorzystanych danych satelitarnych. Pochodziły one z pary europejskich satelitów Sentinel-2, wystrzelonych w ramach programu Copernicus. Pracując w tandemie, satelity pokrywają swoim zasięgiem obszar Europy co 5 dni (około 70 razy w ciągu roku). Dzięki temu polscy naukowcy mogli klasyfikować pokrycie terenu w dowolnym obszarze kontynentu w oparciu aż o średnio 20 najlepszych zobrazowań z roku. Agregacja takiej serii obserwacji umożliwiła nie tylko realizację celu w postaci wysokiej dokładności końcowej mapy, ale także pomogła uporać się z największym problemem zdjęć optycznych – zachmurzeniem.

Prace nad mapą i algorytmem klasyfikacji pokrycia terenu prowadzone były w ramach trzyletniego projektu Sentinel-2 Global Land Cover (S2GLC), finansowanego przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA). Centrum Badań Kosmicznych PAN (lider projektu; autor algorytmu i oprogramowania do klasyfikacji danych) współpracowało z partnerami z Niemiec (firmami IABG, EOEXPLOR i Uniwersytetem w Jenie) oraz firmą CloudFerro - operatorem platformy CREODIAS. Infrastruktura informatyczna CREODIAS została wykorzystana do przetworzenia kilkunastu tysięcy zdjęć satelitarnych.

Cyfrowe, satelitarne mapy pokrycia terenu stanowią nowoczesny odpowiednik papierowych map tematycznych. Dzięki cyfrowej naturze pozwalają w łatwy i szybki sposób dokonywać różnych analiz środowiskowych – CBK PAN współpracuje na tym polu m.in. z Głównym Urzędem Statystycznym. Satelity konstelacji Sentinel są odpowiedzią na potrzebę opracowania m.in. baz danych o pokryciu terenu charakteryzujących się większą dokładnością, większą szczegółowością i częstszą aktualizacją (coroczną). Ze względu na dużą ilość danych konieczne jest tworzenie algorytmów automatyzujących proces przetwarzania informacji satelitarnych. Badania realizowane w CBK PAN wpasowują się w ten globalny trend.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dwudziestego czwartego kwietna br. minie 30 lat od wyniesienia na orbitę Kosmicznego Teleskopu Hubble'a. Z tej okazji Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) przygotowała kalendarz z wybranymi zdjęciami wykonanymi przez Hubble'a.
      Pod koniec 2019 roku ESA/Hubble rozpoczęło kampanię w mediach społecznościowych. Od września do listopada na profilach ESA/Hubble na Facebooku oraz Instagramie zaprezentowano 30 nieznanych szerszemu gremium perełek z archiwum zdjęć wykonanych przez teleskop (#Hubble30). Dwanaście fotografii z największą liczbą polubień na obu platformach trafiło do rocznicowego kalendarza.
      Agencja dała dostęp do kalendarza w formie elektronicznej. Jakość umożliwia wydrukowanie własnego egzemplarza.
      Na okładkę kalendarza trafiło zdjęcie NGC 3256, czyli galaktyki spiralnej znajdującej się w Gwiazdozbiorze Żagla. NGC 3256 powstała w wyniku połączenia dwóch galaktyk.
      Na styczeń wybrano ultrafioletowy obraz Ultragłębokiego Pola Hubble'a. Zdjęcie jest wynikiem 841 obiegów teleskopu po orbicie; widać na nim ok. 10 tys. galaktyk.
      W lutym oko właściciela kalendarza będzie cieszyć wykonane w 2015 r. zdjęcie NGC 6960 (jest ona również znana jako Mgławica Miotła Wiedźmy lub Welon Zachodni).
      Fotografia marca przedstawia młody obiekt gwiazdowy IRAS 14568-6304; połączono obrazy w świetle widzialnym (kolor niebieski) oraz podczerwieni (złotopomarańczowy). Ciemne plama, która przecina zdjęcie, to obłok molekularny w Cyrklu. Jest on na tyle gęsty, że przesłania gwiazdy tła.
      W 2016 r. Hubble wykonał zdjęcie gromady otwartej Trumpler 14. Znajduje się ona w mgławicy Carina w konstelacji Kila w odległości ok. 8000 lat świetlnych od Ziemi. To ją można podziwiać w wyborze na kwiecień.
      W maju przychodzi czas na NGC 634 (znaną też jako PGC 6059 lub UGC 1164). To galaktyka spiralna, znajdująca się w Gwiazdozbiorze Trójkąta w odległości 250 mln lat świetlnych od Ziemi.
      "Stronę" czerwcową zdobi wykonane w 2011 r. zdjęcie mgławicy dwubiegunowej Sharpless 2-106 z konstelacji Łabędzia, a lipcową fotografia kompozytowa Saturna z 6 z 82 znanych księżyców: Dione, Enceladusem, Tetydą, Janusem, Epimeteuszem oraz Mimasem.
      Sierpień także zachwyca. Tym razem zdjęciem NGC 5189, mgławicy planetarnej położonej w Gwiazdozbiorze Muchy. Hubble zrobił je w 2012 r. Cztery lata później powstała fotografia Drogi Mlecznej (obiektywy Hubble były wtedy zwrócone ku Gwiazdozbiorowi Strzelca) i to ona zdobi wrześniową stronę kalendarza.
      W styczniu 2002 r. gwiazda zmienna V838 Monocerotis z Gwiazdozbioru Jednorożca po raz pierwszy stała się 600.000 razy jaśniejsza od Słońca. Energia wyemitowana podczas jej wybuchów rozświetliła i uwidoczniła otoczki wcześniej odrzuconej materii. Zjawisko uwiecznione przez teleskop zdobi październikową kartę kalendarza.
      W 2011 r. Hubble wykonał piękne zbliżenie części Mgławicy Tarantuli, mgławicy w Wielkim Obłoku Magellana. Można się nim będzie cieszyć w listopadzie. Na grudzień przewidziano mającą 18 lat fotografię IC 4406 – mgławicy planetarnej znajdującej się w Konstelacji Wilka (jest ona prawdopodobnie pustym cylindrem).
      Pliki PDF z kalendarzem znajdują się na stronie Spacetelescope.org.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Unia Europejska dała zielone światło i przyznała znaczące fundusze niemal wszystkim propozycjom złożonym przez Europejską Agencję Kosmiczną. Po 2-dniowym spotkaniu budżetowym w Hiszpanii ESA otrzymała na kolejne 3 lata o ponad 20% więcej środków niż w poprzednim analogicznym okresie. To największy od 25 lat wzrost budżetu Europejskiej Agencji Kosmicznej.
      Dzięki temu możliwe będzie: jednoczesne utrzymanie dwóch dużych laboratoriów kosmicznych, jednego rejestrującego promieniowanie rentgenowskie i drugiego obserwującego fale grawitacyjne; przygotować misję na Urana i Neptuna; wziąć udział w projekcie NASA dotyczącym przywiezienia na Ziemię próbek z Marsa; zwiększyć zakres badań klimatu Ziemi oraz rozwinąć technologię rakiet wielokrotnego użytku.
      Przedstawiciele ESA bardzo często wychodzili zawiedzeni z wcześniejszych spotkań z ministrami państw UE. Musieli rezygnować z projektów, które nie otrzymały finansowania. Tym razem było jednak inaczej. Szef Agencji, Jan Wörner, mówi, że przez ostatnie 2 lata przygotowywano propozycje i lobbowano za nimi. NASA ma jeden rząd. My mamy 22, stwierdził. Ku jego zdziwieniu okazało się, że tym razem ministrowie nie odrzucili żadnego z projektów.
      Na najbliższe trzy lata Europejska Agencja Kosmiczna będzie dysponowała budżetem w wysokości 12,5 miliarda euro. Podczas poprzedniego spotkania budżetowego, z roku 2016, przyznano jej 10,3 miliarda euro. Dla porównania, przyszłoroczny budżet NASA to 22,6 miliarda USD, a łącznie w latach 2017–2019 NASA miała do dyspozycji kwotę niemal 62 miliardów USD.
      To była niespodzianka. Przyznano więcej, niż chcieliśmy. To dobra wiadomość, cieszy się Wörner. Ponadto ESA otrzymała dodatkowo 1,9 miliarda euro na prowadzenie obowiązkowych projektów, na które muszą zgodzić się wszystkie kraje biorące udział w pracach ESA. W ramach tych dodatkowych pieniędzy rozwijany będzie m.in. projekt Laser Interferometer Space Antenna (LISA), czyli budowa obserwatorium fal grawitacyjnych. ESA musi się też pospieszyć, jeśli chce dołączyć do szykowanej przez NASA misji na Urana i Neptuna. Okienko startowe do misji otworzy się bowiem około roku 2030.
      Znacząco wzrósł budżet przeznaczony na badania Ziemi. Na ten cel ESA może wydać w ciągu trzech lat aż 1,81 miliarda euro. To o 29% więcej, niż wnioskowano. Rozwijany będzie też dział eksploracji kosmosu, w skład którego wchodzą projekty związane z Międzynarodową Stacją Kosmiczną, Księżycem i Marsem. ESA zobowiązała się, że będzie partycypowała w kosztach utrzymania MSK do roku 2030, będzie współfinansowała rozwijany przez NASA projekt Lunar Gateway oraz rozpocznie budowę podzespołów do wspólnej z NASA misji przywiezienia marsjańskich próbek na Ziemię.
      Jedynym obszarem badawczym, który nie przekonał ministrów w pełni był nowy dla ESA temat dotyczący bezpieczeństwa kosmicznego. W jego ramach Agencja skupi się na badaniach kosmicznej pogody oraz obiektów bliskich Ziemi. O ile projekt badań nad uchronieniem planety przed uderzeniem asteroidy zyskał pełne finansowanie, to już propozycja umieszczenia w punkcie Lagrange'a satelitów obserwujących rozbłyski słoneczne nie otrzymała pełnego wsparcia finansowego.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Żyjące w glebie skąposzczety, np. dżdżownice, to jedne z najważniejszych, a jednocześnie najmniej zauważanych, zwierząt na Ziemi. Spulchniają one i użyźniają glebę, prowadzą recykling składników odżywczych, dzięki nim woda i powietrze mogą sięgać większych głębokości. Bez pierścienic gleba byłaby w znacznie gorszym stanie, a jej produktywność by spadła.
      Teraz po raz pierwszy w historii stworzono mapę występowania tych zwierząt. W pracach brało udział ponad 140 naukowców, którzy w 6900 miejscach na świecie sprawdzili glebę i skatalogowali w niej setki gatunków.
      Mamy tutaj pierwszy globalny obraz występowania jednej z najważniejszych grup zwierząt, mówi Stefan Scheu z Uniwersytetu w Gottingen. Uczony, który nie brał udziału w badaniach, mówi, że dzięki tej wiedzy możliwe będzie opracowanie planu ochrony ekosystemu z uwzględnieniem zwierząt żyjących zarówno w gruncie jak i ponad nim.
      Już w XIX wieku naukowcy skatalogowali wiele zwierząt i roślin żyjących na Ziemi. Jednak nie dotyczyło to organizmów żyjących w glebie. Przez długi czas nie wiedzieliśmy, gdzie i jakie gatunki żyją, mówi ekolog gleby, Noah Fierer z University of Colorado w Boulder.
      Stworzenie mapy skąposzczetów zamieszkujących glebę do pomysł Helen Philips i jej kolegów z Niemieckiego Centrum Badań nad Bioróżnorodnością w Lipsku. Skontaktowali się oni ze specjalistami w tej dziedzinie i poprosili o przesłanie danych. Odpowiedziało 141 naukowców, którzy dostarczyli danych z ponad 6900 miejsc w 57 krajach. Dostaliśmy trzykrotnie więcej danych niż się spodziewałam, mówi Philips.
      Do tworzenia mapy wykorzystano modelowanie komputerowe i tutaj naukowców czekało spore zaskoczenie. Okazało się bowiem, że czynnikiem decydującym o tym, jak dobrze radzi sobie populacja skąposzczetów w glebie są temperatury i opady, a nie – jak sądzono – rodzaj gleby. Uczonych zaskoczyło, jak mały wpływ na populację miała gleba, w której zwierzęta żyją. Badania pokazują, że zmiany klimatu będą miały poważne konsekwencje również dla zwierząt żyjących pod ziemią.
      Zaskakujący był też rozkład gatunków. O ile flora i fauna na powierzchni naszej planety wykazuje największe zróżnicowanie w tropikach, to – przynajmniej w skali lokalnej – życie podziemne wygląda inaczej. Gleby Europy, północno-wschodnich USA, południowego krańca Ameryki Południowej oraz południowe regiony Nowej Zelandii i Australii mają na danym obszarze więcej gatunków podziemnych skąposzczetów niż tropiki. Występuje tam też więcej osobników. Modelowanie wykazało, że na każdy metr kwadratowy gleby w strefach umiarkowanych przypada do 150 takich organizmów, a w tropikach jest to zaledwie 5 sztuk.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Astri Polska dostarczyła urządzenie dla misji badawczej Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA), której celem będzie zbadanie Jowisza i jego lodowych księżyców. Urządzenie będzie miało istotne znaczenie dla powodzenia tej misji i jest najbardziej zaawansowanym technicznie produktem opracowanym przez warszawską firmę.
      JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) to misja badawcza Europejskiej Agencji Kosmicznej, która ma za zadanie przeprowadzić badania Jowisza i jego trzech lodowych księżyców. Start sondy planowany jest na rok 2022. Urządzenie dostarczane przez Astri Polska zostanie podłączone do sondy i umożliwi przetestowanie jej systemów elektronicznych, przed wysłaniem w przestrzeń kosmiczną. Jest to ważny etap każdego programu kosmicznego, ponieważ po rozpoczęciu misji inżynierowie nie mają już możliwości dokonania modyfikacji systemów urządzenia umieszczonego na orbicie. Docelowo, warszawska firma przekaże dla misji JUICE jeszcze jedno urządzenie tego typu oraz cyfrowe środowisko testowe, które pozwoli na przetestowanie oprogramowania obsługującego komputer pokładowy sondy.
      Przekazanie urządzenia dla misji JUICE jest ważnym wydarzeniem dla Astri Polska. Cieszymy się, że nasz produkt spełnił rygorystyczne wymagania i odegra istotną rolę we flagowym programie Europejskiej Agencji Kosmicznej. Warto podkreślić, że od strony technicznej, urządzenie dla misji JUICE, jest najbardziej zaawansowanym produktem spośród wszystkich, które dostarczyliśmy dotychczas dla europejskich programów kosmicznych  – powiedziała Iuliia Strotska, Business Development Manager w Astri Polska.
      Astri Polska jest liderem polskiego sektora kosmicznego pod względem współpracy przemysłowej z Europejską Agencją Kosmiczną (ESA), dla której tylko w tym roku dostarczy aż 10 gotowych produktów. Będą to m.in.: systemy elektroniczne dla satelitów meteorologicznych, telekomunikacyjnych i środowiska testowe dla odbiorników nawigacji satelitarnej GNSS przeznaczonych do zastosowań kosmicznych. W nadchodzącym roku, firma planuje dalszy wzrost zaangażowania w projekty ESA. W tym celu firma zamierza zaproponować ESA autorską koncepcję innowacyjnej platformy do testowania satelitów.
      Opracowanie modułowego systemu do testowania satelitów będzie kolejnym krokiem milowym Astri Polska. Zakładamy, że dzięki jego uniwersalności będziemy mogli wpłynąć na obniżenie kosztów związanych z realizacją programów kosmicznych, co da nam dużą przewagę konkurencyjną na rynku w tej dziedzinie – powiedziała Strotska.
      Astri Polska specjalizuje się w projektowaniu i produkcji urządzeń dla wiodących europejskich programów kosmicznych oraz projektowaniu dedykowanych usług i aplikacji w oparciu o dane pochodzące z satelitów. Od powstania w 2010 r. firma zaangażowana była w ok. 50 projektów związanych z rozwojem technologii kosmicznych i satelitarnych. W chwili obecnej, firma realizuje ok. 20 projektów, zatrudniając 80 polskich inżynierów.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...