Як інтерпретувати супутникове зображення

Супутникові знімки нагадують карти: вони містять безліч корисної та цікавої інформації, але для її розуміння потрібен ключ. Вони можуть показати, як змінилося місто, оцінити стан врожаю, виявити осередки пожеж або попередити про наближення шторму.

Щоб розкрити весь потенціал супутникового зображення, слід:

• Визначити масштаб
  
  
• Аналізувати візерунки, форми та текстури
  
  
• Розпізнавати кольори, включаючи тіні
  
  
• Орієнтуватися за сторонами світу
  
  
• Використовувати попередні знання
  
  

Ці рекомендації розроблені авторами та фахівцями з візуалізації Земної обсерваторії, які щоденно працюють із супутниковими знімками. Вони допоможуть вам краще орієнтуватися та отримувати цінну інформацію з космічних зображень.

Почніть із знайомого: як знайти ключові об’єкти на супутниковому зображенні

Одне з перших, що люди намагаються зробити, переглядаючи супутникове зображення, — це знайти знайомі місця: власний дім, школу, роботу, улюблений парк, туристичні пам’ятки або природні об’єкти, такі як озера, річки чи гірські хребти. Деякі військові та комерційні супутники мають достатньо високу деталізацію, щоб відобразити ці об’єкти, наближаючи невеликі території та передаючи дрібні деталі аж до рівня окремих будинків чи автомобілів. Однак такий підхід обмежує загальну картину.

Супутники NASA працюють інакше. Для науковців, які досліджують Землю, важливо мати ширший огляд, щоб аналізувати екосистеми або атмосферні фронти. Тому їхні зображення менш деталізовані, але охоплюють значно більші території — від ландшафтів шириною 185 км до цілих півкуль. Рівень деталізації визначається просторовою роздільною здатністю супутника. Як і цифрові фотографії, супутникові знімки складаються з пікселів, і ширина кожного пікселя відповідає просторовій роздільній здатності.

Комерційні супутники можуть досягати роздільної здатності до 50 см на піксель. Найдетальніші знімки NASA мають 10 м на піксель, а геостаціонарні метеорологічні супутники, які охоплюють цілі півкулі, передають зображення з роздільною здатністю від 1 до 4 км на піксель. Від масштабу залежить, як саме виглядатиме місто: воно може займати всю зону знімка зі сіткою вулиць або ж бути лише точкою на ландшафті.

Перед інтерпретацією зображення важливо розуміти його масштаб. Охоплює воно 1 км чи 100? Який рівень деталізації.

Різні масштаби відкривають різну інформацію. Наприклад, у разі повені детальне зображення з високою роздільною здатністю дозволяє визначити, які будівлі чи підприємства затоплені. Ландшафтний масштаб допомагає оцінити рівень затоплення цілого району або мегаполіса та визначити можливе джерело води. Якщо ж розглянути ще ширший масштаб, можна побачити, як уся річкова система або рельєфні особливості регіону впливають на розлив води. А перегляд усієї півкулі дозволяє аналізувати переміщення погодних систем, пов’язаних із повенями.

Звертайте увагу на візерунки, форми та текстури

Якщо ви коли-небудь проводили час, розглядаючи хмари й шукаючи в них фігури тварин чи інших об'єктів, то знаєте, що людський мозок чудово виявляє закономірності. Ця здатність є цінною для інтерпретації супутникових зображень, адже характерні візерунки можна зіставити з картами, щоб визначити ключові особливості місцевості.

Водні об’єкти, такі як річки, озера та океани, зазвичай легко розпізнати завдяки їхнім унікальним формам, які також добре відображаються на картах.

Ще один набір характерних візерунків пов’язаний із діяльністю людини. Наприклад, сільськогосподарські угіддя часто мають правильні геометричні форми — кола або прямокутники, що відрізняє їх від хаотичних природних ландшафтів. Вирубка лісів також залишає чіткі сліди: галявини нерідко мають квадратні обриси або ряди дерев, висаджених вздовж доріг, що утворюють впізнавані "ялинкові" візерунки. Прямі лінії на супутникових знімках майже завжди створені людиною — це можуть бути дороги, канали або межі земельних ділянок.

Геологічні процеси також залишають характерні сліди на ландшафті, які часто легше помітити на супутникових зображеннях. Вулкани та кратери зазвичай мають круглу форму, а гірські хребти простягаються довгими хвилястими лініями. Глибокі каньйони виглядають як звивисті темні смуги, оточені тінями, тоді як гори нагадують зморшкуваті або хвилясті структури.

Рельєф може впливати навіть на утворення хмар. Наприклад, гори змушують повітря підніматися, що сприяє конденсації водяної пари та формуванню хмар. Острови можуть викликати турбулентність у повітряних потоках, створюючи характерні вихори чи сліди в хмарному покриві. Якщо на знімку видно смуги або закручені хмарні структури, вони можуть підказати про особливості рельєфу під ними.

Однак іноді тіні можуть створювати ілюзії, що ускладнюють розпізнавання рельєфу. Наприклад, явище інверсії рельєфу виникає, коли гори здаються западинами, а каньйони — підвищеннями. Це трапляється, якщо джерело світла знаходиться не там, де його очікує наш мозок. Найчастіше ми звикли до освітлення згори зліва, і якщо сонце світить знизу, то тіні спотворюють наше сприйняття. Щоб усунути цю ілюзію, зображення можна повернути так, щоб світло падало згори.

Визначення кольорів на супутникових зображеннях

Кольори супутникових зображень залежать від типу світла, яке фіксує прилад. Зображення в природних кольорах використовують видиме світло (червоне, зелене та синє), тому передають кольори, подібні до тих, які ми бачимо неозброєним оком. Зображення з фальшивими кольорами включають інфрачервоне випромінювання та можуть мати незвичні відтінки.

Вода

Вода поглинає світло, тому зазвичай виглядає чорною або темно-синьою. Однак наявність осаду змінює її колір:

• густа суспензія піску або мулу надає воді коричневого відтінку;
  
  
• коли осад розсіюється, вода поступово стає зеленою, а потім синьою;
  
  
• мілководдя з піщаним дном може мати подібний ефект.
  
  

Відбиття сонячного світла від поверхні створює сріблясті або білі ділянки, що підкреслюють хвилі або нафтові плями, але можуть приховувати осад чи фітопланктон. Замерзла вода (сніг і лід) має білий, сірий або блакитний колір, а домішки надають їй коричневих відтінків.

Рослинність

Відтінки зеленого кольору відображають густоту рослинного покриву:

• блідо-зелений – для лук і пасовищ;
  
  
• темно-зелений – для густих лісів;
  
  
• яскравіші відтінки – характерні для сільськогосподарських угідь.
  
  

У регіонах із вираженими сезонами колір рослин змінюється:

• навесні – бліді відтінки зеленого;
  
  
• влітку – насичена зелень;
  
  
• восени – червоні, жовті, помаранчеві й коричневі тони;
  
  
• узимку, коли рослини втрачають листя, домінують коричневі кольори.
  
  

У водоймах фітопланктон забарвлює воду в блакитні або зелені відтінки, а підводні ліси водоростей можуть надавати прибережній воді темно-коричневий або чорний колір.

Гола земля

Ділянки без рослинності зазвичай мають коричневий відтінок, що залежить від мінерального складу ґрунту:

• пустелі з високим вмістом оксидів заліза (наприклад, в Австралії) мають червоний або рожевий колір;
  
  
• висохлі озерні дна, багаті на солі чи кальцій, можуть виглядати білими або світло-коричневими;
  
  
• вулканічні породи часто сірі, чорні або темно-коричневі.
  
  

Свіжо спалена земля виглядає темно-коричневою або чорною, а згодом поступово світлішає.

Міста

Щільно забудовані території зазвичай мають сірий або сріблястий відтінок через бетон та асфальт. Колір міст може змінюватися залежно від матеріалів дахів і будівель: наприклад, деякі міста мають коричневий або червонуватий відтінок.

Атмосфера

Хмари виглядають білими або сірими, маючи текстуру, що нагадує вигляд із землі. Вони відкидають тіні, які можуть бути темнішими, ніж самі хмари.

Дим відрізняється від хмар:

• він гладший за текстурою;
  
  
• колір варіюється від коричневого до сірого;
  
  
• дим від нафтових пожеж майже чорний.
  
  

Туман зазвичай блідо-сірий або брудно-білий. Його непрозорість залежить від щільності частинок. Білий туман може бути як природним туманом, так і наслідком забруднення повітря.

Колір пилових бур залежить від складу частинок:

• світло-коричневий – найпоширеніший;
  
  
• білий, червоний, темно-коричневий або навіть чорний – залежно від мінералів у ґрунті.
  
  

Вулканічні шлейфи

Їхній вигляд визначає тип виверження:

• білі шлейфи містять пару та гази;
  
  
• коричневі шлейфи складаються з вулканічного попелу.
  
  

Розуміння цих особливостей допомагає правильно інтерпретувати супутникові зображення та аналізувати природні й антропогенні процеси на Землі.

Кольори в контексті

‍
Розглядаючи супутникове зображення, ви бачите всі об'єкти між супутником і поверхнею Землі — хмари, пил, серпанок, землю — у єдиній площині. Це означає, що біла пляма може бути не лише хмарою, а й снігом, солончаком або навіть сонячним відблиском. Визначити, що саме ви бачите, допоможуть контекст, форма та текстура.

Наприклад, тіні від хмар або гір можна легко сплутати з темними поверхнями, такими як вода, ліс чи обгоріла земля. Перегляд зображень тієї самої місцевості, зроблених у різний час, допоможе уникнути непорозумінь. У більшості випадків контекст дає змогу визначити джерело тіні — це хмара чи гора — шляхом порівняння її форми з іншими елементами зображення.

Орієнтація на місцевості

‍
Якщо ви загубилися, найпростіший спосіб зорієнтуватися — знайти знайомий орієнтир. Такий самий підхід працює і з супутниковими знімками. Знаючи, де знаходиться північ, ви зможете зрозуміти, чи простягається гірський хребет із півночі на південь чи зі сходу на захід, або ж визначити, на якому березі річки розташоване місто. Ці деталі допомагають співвіднести об'єкти із картою. В Обсерваторії Землі більшість зображень орієнтовані так, що північ знаходиться зверху, а на всіх знімках є стрілка, що вказує на північ.

Використання попередніх знань

‍
Одним із найпотужніших інструментів для інтерпретації супутникових знімків є знання місцевості. Якщо вам відомо, що минулого року в цьому лісі була пожежа, то темно-коричнева ділянка, ймовірно, є шрамом від опіку, а не вулканічним потоком чи тінню. Локальні знання допомагають пов’язувати супутникові зображення з реальними подіями, що відбуваються на місцевості — від соціальних досліджень і економіки до геології, біології, екології та навіть політики.

‍

Джерело: EARTH observatory

‍