Satelitní data: Jak je využít pro podnikání

V minulém článku jsme psali o tom, kde všude můžete využít satelitní data, aniž byste to tušili. Řekli jsme si, že základním předpokladem k úspěchu je umět s daty správně pracovat. Jenže kde vůbec satelitní snímky najít, jaké programy k jejich zpracování použít a jak je interpretovat? Na to všechno jsme se zeptali Petra Lukeše, vědce z Ústavu výzkumu globální změny Akademie věd ČR, který se satelitními snímky pracuje dnes a denně.   

1) Kde můžeme najít satelitní data?

Z hlediska dostupnosti existují dva typy satelitních dat – veřejně přístupná a komerční. Veřejně přístupná data sbíraná Evropskou vesmírnou agenturou (ESA) či Národním úřadem pro letectví a kosmonautiku (NASA) vznikají díky vesmírným programům, které jsou placené daňovými poplatníky, a přístup k nim je tudíž zdarma. Obecně se dá říci, že satelity pořizující tyto snímky dokážou v pravidelných intervalech sledovat větší území (například satelit Sentinel-2 letí nad Českem každých pět dní), ale mají menší prostorové rozlišení, a to v rozmezí 10–30 metrů. Je možné se k nim dostat skrze webové portály ESA SciHub či NASA Landsat nebo skrze specializované portály. Pro satelitní data COPERNICUS existují rovněž národní archivy satelitních dat; v Česku tento archiv provozuje sdružení Cesnet.

Komerční společnosti jako Digital Globe nebo Planet se specializují na satelitní snímky s vysokým prostorovým rozlišením; přístup k nim je však placený. Toho využívají firmy jako Google pro podkladové mapy. Platí se většinou za km² s určitou minimální velikostí území – řádově 100 km^2.  Pokud byste si chtěli objednat snímek celého Česka (78 000 km²), budete si muset sáhnout hluboko do kapsy. Částky se mohou vyšplhat až na několik milionů korun. Komerční satelity dokážou z vesmíru rozpoznat objekty měřící dokonce pouhých 30x30 cm. Neznamená to však, že veřejné snímky by byly horší.

Vždy záleží na jejich využití. Pro celorepublikové mapování zemědělských plodin, kdy budete sledovat pole o velikosti několika hektarů, bude vhodnější použít veřejná data – ta mají pro tyto účely již zcela dostatečné prostorové rozlišení a zachycují velké území v několika spektrálních kanálech citlivých na stav vegetace. Naopak pokud budete mapovat jednotlivé stromy v městské zástavbě, budete potřebovat detailnější snímky, které ovšem nejsou schopny pokrýt větší území a mají méně spektrálních kanálů. Při práci se satelitními daty vždy musíte zvolit kompromis mezi prostorovým rozlišením, velikostí snímaného území, frekvencí snímkování a vlnovými délkami, které je senzor schopen zachytit.

2) Co potřebujete k jejich zpracování?

Přístup k satelitním snímkům je jedna věc, jejich zpracování druhá. Pokud chcete založit firmu, která využívá snímky, doporučuji si k sobě najít zdatného geoinformatika a programátora. Základním předpokladem pro kvalitní práci se satelitními daty je totiž mezioborová spolupráce. Zatímco geoinformatikové rozumí dálkovému průzkumu Země a vědí, k čemu přesně data využít, programátoři vědí, jak s daty pracovat, jak psát skripty a automatizovat procesy.

Práce se satelitními daty často spočívá v rutinním zpracování značného množství dat. Její hlavní výhoda však je, že nepotřebujeme žádnou speciální techniku. Postačí běžný kancelářský notebook s rychlým SSD diskem a dostatkem operační paměti. Pro zpracování satelitních dat je možné využívat volně dostupný software, například QGIS a nástroje GDAL, Orfeo Toolbox či GRASS. Svůj software na zpracování dat Sentinel zvaný SNAP rovněž zdarma nabízí agentura ESA. Další možností jsou komerční programy jako ArcGIS, ENVI, ERDAS IMAGINE nebo Geomatica, které sice nabízejí hezké rozhraní a uživatelskou podporu, ale stojí až několik stovek tisíc korun. Pokročilí programátoři proto často pracují s daty v jazyce Python a jeho nástavbách NumPy a SciPy anebo v jazyce MATLAB.

Ačkoliv to vypadá, že se stačí zavřít v kanceláří, stáhnout data, upravit je a interpretovat, nemělo by se zapomínat ani na terénní práci. Pokud například vyvíjíte produkt pro zemědělce, měli byste se na pole vydat a ověřit si, že výsledný produkt ve skutečnosti funguje.

3) Jak satelitní snímky zpracováváte?

U volně dostupných snímků se stačí přihlásit na adekvátní webový portál, vyplnit dle filtrů, co přesně hledáte, a data stáhnout k sobě do počítače. Další možností je stahovat snímky automatizovaně přes tzv. API rozhraní jednotlivých portálů, k čemuž je potřeba napsat jednoduchý skript. Zatímco dříve bylo běžné si snímky stahovat k sobě do počítače a zpracovávat lokálně, trendem poslední doby se stává cloudové zpracování dat. Aplikace Google Earth Engine nabízí veškeré časové řady satelitních dat z mnoha zdrojů skrze jednoduchý online editor, ve kterém si data můžete nejen vizualizovat, ale dokonce i dále interpretovat a následně publikovat ve webovém prostředí.

Jakmile máte data stažená, je potřeba je zpracovat. Univerzální návod však bohužel neexistuje. Zpracování vždy závisí na účelu použití. Pokud chcete vytvořit model povrchu krajiny, využijete zcela jiný typ zpracování, než když budete chtít vytvořit mapu zdravotního stavu zemědělské plodiny. S tím si však nelámejte hlavu, zkušený a vzdělaný geoinformatik by vám měl poradit.  

Při práci s daty je potřeba myslet ještě na jednu věc – atraktivní formu jejich prezentace. Jakmile budete mít snímky zpracované, zaúkolujte marketingového specialistu nebo obchodníka, aby výslednému produktu dodal „lidskou“ formu. Málokterý zákazník totiž porozumí pojmům jako odrazivost povrchu nebo vlnová délka, mnohem lepší je umět satelitní snímky popsat jednoduchými slovy.

4) Jak se vzděláváte?  

Vzhledem k tomu, že dálkový průzkum Země je rychle se rozvíjející obor, je potřeba se v něm neustále vzdělávat. Zde je seznam zdrojů, které se vám mohou hodit.

Odborné zahraniční publikace:

• volně přístupné – Remote Sensing a Sensors
• placené – Remote Sensing of Environment, ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing a Applied Earth Observation and Geoinformation

Knihy: Remote Sensing of Vegetation a Remote Sensing and Image Interpretation

Online kurzy: Coursera, ARSET kurzy od NASA či Satellites in Global Development

Odborné konference:  ESA Living Planet Symposium, Uživatelské fórum COPERNICUS, konference pořádané Evropskou asociací laboratoří DPZ (EARSeL) a International Geoscience and Remote Sensing Symposium

Praxe: praktická stáž v Ústavu výzkumu globální změny AV ČR v Brně pro studenty VŠ

--

Úvodní foto zdroj:  SpaceX z Unsplash