Первый космический аппарат со сверхвысоким пространственным разрешением был запущен 20 лет назад, но для большинства людей все ещё остается загадкой, что собой представляет съёмка в таком качестве. В данной статье мы рассмотрим особенности съёмки со сверхвысоким пространственным разрешением и расскажем, какие задачи она решает.

Сверхвысоким пространственным разрешением считается диапазон размера пикселя от 0,3 м до 1 м. Эпоха сверхвысокого пространственного разрешения началась в 1999 году с запуска космического аппарата Ikonos (компания GeoEye), который позволял делать изображения с разрешением 1 м. Это был неоспоримый прорыв в отрасли, и другим компаниям не оставалось ничего, кроме как начать разрабатывать космические аппараты с такими же возможностями или лучше. Не прошло и полных двух лет, когда компания DigitalGlobe (ныне Maxar Technologies) запустила спутник QuickBird с пространственным разрешением 0,61 м. За счёт ожесточенной конкуренции на рынке дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) сейчас мы имеем возможность пользоваться данными с разрешением 0,31 м, которые предоставляет спутник WorldView-3. До ввода в эксплуатацию WorldView-3 для обновления топографических карт масштаба 1:5000 использовались данные аэрофотосъемки. Но чтобы провести аэрофотосъемку, необходимо получить разрешение на полёты от Генштаба Вооружённых сил РФ и ФСБ РФ, на что могут уйти месяцы. Для приобретения же данных со спутника достаточно обратиться в компанию «Иннотер». Космическая съёмка с разрешением 0,31 м практически в 3 раза дешевле, чем данные с тем же разрешением, полученные посредством аэрофотосъемки. Данные, полученные со спутника, также легче подвергаются обработке и анализу за счёт большого размера сцены, отсутствия искривления полёта, наличия RPC-коэффициентов и т. д.


Рис. 1 Снимок со спутника WorldView-3. Барселона, Испания

Сейчас рынок съёмки со сверхвысоким разрешением насчитывает более 20 спутников, которые принадлежат разным странам и разным операторам. Каждый из них по-своему хорош и подходит для решения определённых задач. Рассмотрим некоторые из них.

Космический аппарат TripleSAT 1-4 

Китайская группировка космических аппаратов была выведена на орбиту компанией 21АТ в 2015-м (1–3 спутники) и 2019-м (4-й спутник) годах. Они были разработаны в Великобритании компанией Surrey Satellite Technology Ltd. Их отличительной особенностью является то, что они находятся на одной орбите на расстоянии 4 секунд друг от друга и могут отснять одну и ту же территорию с небольшой разницей во времени. Кроме того, эта группировка может сделать сразу 4 залёта в разные стороны вдоль одной линии с небольшими углами отклонения. Спутник имеет на борту камеру, которая позволяет снимать с разрешением 0,8 м в панхроматическом канале и 3,6 м — в мультиспектральном (RGB+Nir). Другая их отличительная особенность — низкая стоимость при высоком качестве съёмки. После первичной обработки данные TripleSAT позволяют добиться точности не менее 5 м на местности, и это при стоимости 6 долл./кв. км. Наличие 4-х активных спутников позволяет отснять территорию в несколько тысяч километров шириной не более чем за 14 дней.


Рис. 2 Снимок со спутника TripleSAT. Амстердам, Нидерланды

Космический аппарат SuperView-1

SuperView-1 — орбитальная группировка китайских спутников ДЗЗ со сверхвысоким пространственным разрешением 0,5 м — работают в интересах гражданских потребителей. Оператором спутников и поставщиком полученных данных является китайская компания Beijing Space View Technology Co., Ltd. Первые два спутника группировки были запущены в 2016 году, вторые два — в 2018-м, а остальные 12 будут запущены до 2022 года. На бортах установлены мультиспектральные камеры, работающие в пяти диапазонах (Pan, RGB, Nir). За три года эксплуатации спутники хорошо себя показали по скорости получения и обновления данных, а также по качеству производимых снимков. Имея пространственное разрешение 0,5 м, после первичной обработки оператор предлагает точность на местности до 3 м.


Рис. 3 Снимок со спутника SuperView-1. Венеция, Италия

Космический аппарат Kompsat-3A

Китай — не единственная страна, которая запускает спутники со сверхвысоким разрешением. Другим ярким представителем рынка является Южная Корея. Компания SIIS (Smart Eyes in the Space) владеет тремя спутниками со сверхвысоким разрешением: Kompsat-2, 3, 3А с разрешением 1, 0,5 и 0,4 м соответственно. Данная группировка особенно интересна ценами на свою продукцию. Компания SIIS первая из мировых лидеров снизила цены на архивные данные с разрешением 0,4 м до 8 долл./кв. км, и тем самым установила новый тренд в отрасли. Все спутники группировки имеют возможность снимать в 5-ти диапазонах (Pan, RGB, Nir). Точность позиционирования на местности достаточно высокая — 3 м. До 2023 года планируется запуск еще четырёх спутников с разрешением 0,4 м


Рис. 4 Снимок со спутника Kompsat-3A. Бухарест, Румыния

Космический аппарат WorldView-3

WorldView-3 — первый гиперспектральный коммерческий спутник сверхвысокого разрешения 0,3 м. Это самый совершенный спутник, пока не имеющий аналогов в мире. WorldView-3 способен проводить съёмку до 680 тыс. кв. км в день, позволяя быстрее получать актуальные данные с самым высоким пространственным разрешением. Кроме того, это единственный спутник, имеющий 30 различных спектральных каналов, в том числе 8 SWIR (коротковолновый инфракрасный), которые позволяют очень сильно повысить точность дистанционного поиска множества полезных ископаемых (ближайший аналог имеет разрешение в 10 раз хуже). Точность геопозиционирования также самая высокая — 1–2 м без использования опорных точек.


 Рис. 5 Снимок со спутника WorldView-3. Сочи, Россия

Сверхвысокая съёмка имеет очень широкий спектр применения для разных нужд общества.

Кадастровые работы.

Кадастровые работы традиционно проводятся с помощью специальных измерительных приборов на местности. И эта методика полностью себя оправдывает, ведь точность результатов крайне высокая. Однако в России есть множество сильно удаленных населенных пунктов, где нет специалистов по кадастру, а работы проводить нужно. Космическая съёмка со сверхвысоким разрешением может удовлетворить потребности в создании кадастровых карт и планов вплоть до масштаба 1:2000. Исходя из требований по точности создания ортофотопланов, съёмка с разрешением 0,3 м соответствует масштабу 1:2000, 0,4 м — 1:5000, 0,5 м — 1:10 000.

Окружающая среда.

Проблема загрязнения окружающей среды становится с годами все острее. Кажется, что на просторах нашей страны можно легко скрыть следы любых преступлений против природы. Так ли это? Наш ответ — нет! Космическая съёмка со сверхвысоким пространственным разрешением позволяет найти даже самые мелкие мусорные полигоны, незаконные свалки и другие проявления загрязнения окружающей среды, а наши передовые технологии дают возможность снизить время на обработку огромных массивов снимков до считанных часов. Министерства экологии многих регионов уже сейчас активно используют космическую съёмку для борьбы с нарушителями природоохранного законодательства.

Природные ресурсы.

Россия богата природными ресурсами, а за богатством надо тщательно следить. Банки для защиты используют ключи шифрования и сверхнадежные сейфы, олигархи берегут состояния в офшорах, а Министерства природных ресурсов защищают богатства Родины с помощью космической съёмки. Незаконная добыча полезных ископаемых — вопрос на сегодня очень острый. Многие люди, желая большей наживы, решают не платить государству налоги и не получать необходимые разрешения. Но органам власти достаточно получить свежий снимок на нужную территорию, и злоумышленники будут пойманы и наказаны по всей строгости закона. По снимкам со сверхвысоким пространственным разрешением можно увидеть, как экскаваторы копают даже относительно небольшие ямы, как бульдозеры вынимают богатства и как самосвалы увозят награбленное. Самое важное в этом вопросе — актуальность данных. Именно для этих целей на орбите работают спутники со сверхвысоким разрешением, такие, как SuperView-1, чтобы получать новые данные как минимум через день.

Геология.

Поиск и разведка новых месторождений полезных ископаемых была и остаётся первостепенной задачей любой компании из добывающей промышленности. Создание гиперспектральных спутников со сверхвысоким разрешением привело к абсолютно новым способам решения данной проблемы. SWIR-каналы в аппаратуре спутника WorldView-3 и передовые технологии компании «Иннотер» позволяют находить даже малые по размеру месторождения полезных ископаемых. Раньше в геологии использовали спутник Landsat, на котором также установлена SWIR-аппаратура, но с разрешением в 10 раз хуже, чем на спутнике WorldView-3. Эта разница неоднократно приводила к ошибкам при поиске месторождений, ведь разница в 10 м на местности может стать роковой при бурении нефтяных и газовых скважин. Возможная погрешность при использовании данных сверхвысокого разрешения сводится к минимуму.

Картография.

Вторая половина 20-го века была эпохой расцвета классической картографии. Тысячи картографов, геодезистов и других специалистов трудились над созданием полного покрытия топографическими картами территории СССР. Однако мы живем в период цифровой революции, и традиционные методы все быстрее уходят в историю. Сейчас для создания топографических карт среднего и крупного масштабов не нужно выезжать бригадами в поля и делать измерения, не нужно тратить колоссальные средства и огромное количество времени. Раньше для создания большого количества карт уходили годы, и это приводило к тому, что во время выпуска тиража карта уже была неактуальной. Космическая съёмка позволила решить эту проблему. Сейчас актуальная информация о местности появляется на регулярной основе, а появление сверхвысокого разрешения облегчило создание топографических карт вплоть до масштаба 1:5000. Сейчас на создание листа карты уходит не больше одной недели, когда раньше на это нужен был как минимум месяц. Моносъёмка даёт полное представление о состоянии местности, а стереосъёмка — о рельефе.

Сельское хозяйство.

Экстенсивное сельское хозяйство осталось в прошлом. Сейчас, в эпоху активной застройки территорий (особенно в европейской части РФ), стало развиваться направление точного земледелия. Оно характеризуется малыми площадями возделывания и очень интенсивным производством. Это приводит к тому, что разрешения бесплатной космической съёмки становится недостаточно для таких скромных по меркам нашей страны площадей. Мультиспектральная съёмка со сверхвысоким пространственным разрешением позволяет наиболее точно проводить анализ состояния всходов и растений. А для органов государственной власти остаётся важным точно определять, какие сельскохозяйственные земли используются не по назначению и вовремя штрафовать нарушителей. Бюджеты регионов недополучают миллионы рублей из-за этой проблемы, и решить её позволяет постоянный высокоточный мониторинг с использованием космической съёмки сверхвысокого разрешения. Пространственное разрешение играет огромную роль в этом вопросе, ведь если вместо посевов на участке возвели загородный отель размером 10х10 м, то на снимке с разрешением 10 м дом будет лишь одним пикселем, и рассмотреть его никак не получится.

Нефтегазовая отрасль.

Использование космической съёмки стало традиционным решением многих задач в нефтегазовой отрасли — от поиска и разведки нефти до эксплуатации нефтепроводов. Но именно появление съёмки со сверхвысоким пространственным разрешением позволило компаниям начать экономить огромные статьи бюджета и решать точечные задачи. Например, крайне важно проводить мониторинг зон отводов и охранных зон вдоль нефте- и газопроводов. Традиционно это проводили люди на местах. То есть обслуживающая бригада ходила или ездила вдоль нефте- и газопроводов и помечала, где, какой объект стоит незаконно, где нужно срубить молодую поросль и т. д. На это уходили недели, а за это время кто-то мог уже возвести временные строения или врезаться в трубу. Чтобы провести детальный мониторинг на нефте- и газопроводах длинной в сотни километров с помощью космической съёмки со сверхвысоким разрешением, достаточно потратить несколько часов. Передовые технологии компании «Иннотер» по автоматизированному дешифрированию дают возможность определить любой объект в охранной зоне за очень короткий промежуток времени и освободить время на решение других насущных задач.

Энергетика.

Протяженность линий электропередач (ЛЭП) в России уже трудно измерять в километрах, а их обследование требует колоссальных трудозатрат. Сверхвысокая космическая съёмка позволяет определить объекты в зонах отвода, обследовать состояние опор ЛЭП с высокой точностью, определить места просадки проводов и т. д. Главное, она позволяет сэкономить время и деньги.

Лесная отрасль.

Площадь лесов в России — самая большая в мире, и это богатство надо защищать, как и любой другой природный ресурс. Регулярное обследование состояния лесов позволяет избежать природных пожаров, а мониторинг незаконных вырубок с помощью космической съёмки со сверхвысоким разрешением даёт возможность вернуть миллионы в бюджет государства. Пространственное разрешение является важным преимуществом в данной работе, потому что оно позволяет найти вырубки с самыми маленькими площадями и предупредить развитие проблемы.

Вывод.

Приведённые примеры использования космической съёмки со сверхвысоким пространственным разрешением описывают лишь малую часть всех её возможностей. Развитие отрасли ДЗЗ в направлении создания спутников и съёмочной аппаратуры для поставки данных с лучшим пространственным разрешением открывает двери для бюджетного решения дорогостоящих проблем: помощь в принятии управленческих решений в государственном аппарате, приток средств в бюджет со штрафов за нарушения и т. д. Список преимуществ космической съёмки со сверхвысоким пространственным разрешением можно продолжать очень долго, но лучше один раз убедиться в этом лично.

За любыми решениями с использованием данных космической съёмки обращайтесь к лидеру рынка ДЗЗ в России — в компанию «Иннотер».
Заказать обратный звонок
К началу страницы