Nowa mapa terenowa Europy. Dokładniejsza i generowana automatycznie

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.

cbkpan191015eu
Mapa pokrycia terenu w Europie

Mapa przedstawia stan pokrycia terenu w Europie w 2017 r. Uwzględnia 13 najistotniejszych klas, w tym obszary rolnicze, lasy (osobno liściaste i iglaste), tereny zabudowane, bagna, torfowiska. Do jej opracowania wykorzystano aż 15 tys. zdjęć z satelitów Sentinel-2.

Najmniejsze rozróżnialne szczegóły mapy mają rozmiar 10 metrów. To oznacza, że dane są aż 2,5 tys. razy bardziej szczegółowe niż najpowszechniej stosowana dotąd mapa tego rodzaju (CORINE). Dzięki zastosowaniu w pełni automatycznych algorytmów produkcja nowej mapy zajęła jedynie sześć tygodni.

Algorytmy przyspieszają pracę

Metodę klasyfikacji pokrycia terenu, która pozwoliła na tak duży postęp, opracowali naukowcy z Zakładu Obserwacji Ziemi w Centrum Badań Kosmicznych PAN.

Wykorzystali podejście nazywane „uczeniem maszynowym”. Badacze wskazują dane dla algorytmu, na podstawie których komputer sam uczy się rozpoznawać typ pokrycia terenu w dowolnym miejscu na świecie. Eksperci przetestowali swoją metodę w Chinach, Kolumbii, Namibii, Niemczech i Włoszech, po czym użyli jej do wygenerowania nowej mapy pokrycia terenu w Europie.

Nowe podejście – większa dokładność

Największym wyzwaniem przy opracowaniu algorytmu okazało się znalezienie odpowiednich danych referencyjnych. Z reguły muszą być one równie szczegółowe jak powstająca w oparciu o nie mapa. Tymczasem globalne bazy danych oferowały informacje kilkadziesiąt razy mniej precyzyjne w stosunku do oczekiwań.

Polsce naukowcy zaproponowali innowacyjne podejście analityczne, które finalnie pozwoliło osiągnąć dokładność klasyfikacji pokrycia terenu sięgającą aż 86%-89% w skali Europy (93% dla Polski).

Satelitarny klucz do sukcesu

Do sukcesu przedsięwzięcia przyczyniła się także specyfika wykorzystanych danych satelitarnych. Pochodziły one z pary europejskich satelitów Sentinel-2. Pracując w tandemie, satelity pokrywają swoim zasięgiem obszar Europy co pięć dni (około 70 razy w ciągu roku).

Dzięki temu badacze mogli klasyfikować pokrycie terenu w dowolnym obszarze kontynentu w oparciu aż o średnio 20 najlepszych zobrazowań z roku. To pomogło uporać się m.in. z największym problemem zdjęć optycznych – zachmurzeniem.

Cyfrowe, satelitarne mapy pokrycia terenu to nowoczesny odpowiednik papierowych map tematycznych.

cbkpan191015pl.jpg

Mapa pokrycia terenu w Polsce

Nową terenową mapę Europy można pobrać ze strony projektu.

Źródło informacji i grafik: Centrum Badań Kosmicznych PAN