Как спутниковые снимки с разрешением 15 сантиметров меняют правила игры в картографии

За последние несколько десятилетий сфера спутниковой съёмки прошла путь от средства получения грубого, низкодетализированного общего обзора поверхности Земли до передовой технологии, предоставляющей изображения невероятной чёткости. Эти впечатляющие скачки в качестве и точности оказались крайне значимы для отраслей, которые опираются на такие данные — от градостроительства и развития инфраструктуры до навигации и постоянно расширяющегося спектра других сфер применения.

Одним из важнейших достижений последних лет стало появление моделей сверхразрешения — технологии машинного обучения, которая позволяет получать более чёткие изображения на основе спутниковых данных. Хотя технически эти модели не повышают реальное разрешение исходных данных, они используют сложные алгоритмы для точного прогнозирования и генерации дополнительных пикселей, тем самым улучшая визуальное качество изображений. Одно из самых значимых достижений в этой области — возможность создавать спутниковые снимки с разрешением 15 см на основе исходных данных с разрешением 30 см.

Почему данные с разрешением 15 см так важны?

Разрешение 15 см обеспечивает беспрецедентный уровень детализации, практически эквивалентный аэрофотоснимкам, — настоящий прорыв в области спутниковой съемки. Такой уровень детализации обеспечивает более точное картографирование и улучшенное «извлечение признаков», позволяя пользователям, как людям, так и искусственному интеллекту (ИИ), идентифицировать объекты и особенности, которые в противном случае были бы слишком расплывчаты для распознавания, включая дорожную разметку, детализированные элементы зданий, инженерную инфраструктуру и многое другое. Это открывает новые горизонты для конечных пользователей этой технологии.

Одним из поставщиков, задающих темп в использовании этой новой технологии, является Maxar Intelligence. Продукт Vivid Advanced от Maxar представляет собой новый отраслевой стандарт, предоставляя основополагающую базовую карту, которая меняет подход заинтересованных сторон в ряде отраслей к пространственным данным в режиме, близком к реальному времени, значительно улучшая процесс принятия решений и снижая эксплуатационные расходы. «15-сантиметровая HD-карта действительно открывает доступ к детальному представлению текущих условий на местности, что крайне важно для навигации, планирования маршрутов и городского картографирования», — говорит Джейни Бесслер, менеджер по продажам и инжинирингу Maxar. Существует также множество других вариантов использования, включая приложения для устойчивого развития и экологического и социального управления (ESG).

Применение разрешения 15 см:

Влияние на картографию, оцифровку и искусственный интеллект
Разрешение 15 см оказывает значительное влияние на картографическую отрасль, являясь важным компонентом интеграции данных. В сочетании с другими источниками данных оно позволяет картографам обновлять свои карты гораздо быстрее и надежнее, а также оцифровывать более мелкие детали, которые ранее было сложно фиксировать в глобальном масштабе. К ним относятся дорожная разметка, смена полос движения, незначительные изменения инфраструктуры и едва заметные изменения ландшафта. Добавление такого уровня детализации делает решения для цифрового картографирования более точными и надежными, повышая эффективность и снижая затраты и погрешность в самых разных ситуациях — от логистики до реагирования на чрезвычайные ситуации.

Спутниковые снимки с разрешением 15 см также значительно повышают производительность моделей ИИ, которые используют разрешение входных данных для извлечения объектов, обнаружения изменений и формирования аналитической информации.

«Машинное обучение и ИИ в целом работают эффективнее при повышенном уровне детализации пикселей, что и обеспечивают данные с разрешением 15 см», — объясняет Лука Перлетта, менеджер по продажам Maxar в Европе. «Речь идёт о предоставлении согласованной и надёжной базы для этих передовых приложений, позволяющей анализировать и извлекать объекты с ранее немыслимой точностью».
Благодаря базовой карте Vivid Advanced от Maxar модели ИИ можно использовать для автоматизации таких процессов, как определение новых строительных площадок и дорожных схем, а также мониторинг разрастания городов и перемещения населения.

Идти в ногу со временем

Актуальные снимки крайне важны для отслеживания быстрых и непрерывных изменений. Это может быть актуально в регионах, подверженных таким экологическим нагрузкам, как эрозия или опустынивание, где 15-сантиметровые снимки позволяют правительствам и неправительственным организациям отслеживать природные явления на гораздо более детальном уровне. Это может заменить личные посещения объектов, которые в настоящее время необходимы для дополнения данных с более низким разрешением. Эти данные будут становиться доступными быстрее по мере появления новых спутников WorldView Legion компании Maxar, которые утроят возможности компании по сбору 30-сантиметровых снимков.

Это также важно в городской среде: города развиваются беспрецедентными темпами, и традиционные методы картографирования часто отстают, что затрудняет получение точного представления об инфраструктуре и застройке. Объединяя 15-сантиметровые снимки с моделями на основе искусственного интеллекта, градостроители и государственные органы могут автоматически отслеживать эти изменения, обеспечивая ситуационную осведомленность в режиме реального времени. Перлетта подчёркивает значение этого изменения: «Конечные пользователи переходят от реактивного к проактивному картографированию. Предоставляя самые актуальные изображения, мы позволяем им предвидеть изменения и обновлять свои карты ещё до того, как новые проекты будут полностью завершены».

Компания Maxar использует собственные методы обнаружения изменений, чтобы определить, где и когда следует обновлять базовые карты Vivid Advanced, благодаря чему её клиенты всегда получают самые актуальные изображения. Компания также стратегически подошла к обеспечению доступности своих данных с разрешением 15 см для крупных городских территорий и регионов с быстрым развитием, что позволяет получать информацию для самых разных целей: от строительных проектов до мониторинга окружающей среды:

«Мы фокусируемся на районах с высокой степенью изменений и населения, выходя за пределы городских центров, охватывая места, где мы наблюдаем наибольшую застройку», — говорит Бесслер. «Выявляя области изменений и обновляя их чаще, мы можем гарантировать актуальность и ценность наших изображений».
«Наши клиенты всё чаще ищут программный доступ к нашим снимкам», — добавляет Бесслер, — «чтобы они могли запускать модели ИИ и машинного обучения непосредственно на наших данных с разрешением 15 см для извлечения объектов и обнаружения изменений в нужном масштабе».

Этот программный доступ обеспечивает непрерывные и динамические обновления в режиме реального времени с минимальным вмешательством человека.

Проблемы и возможности

Проблемы

Хотя преимущества 15-сантиметровых снимков очевидны, обработка данных высокого разрешения сопряжена с рядом сложностей. Прежде всего, работающим с ними отраслям необходимо иметь необходимые инструменты и опыт сотрудников для обработки и извлечения значимой информации из данных. Кроме того, для обработки снимков высокого разрешения требуются надежная инфраструктура и решения для хранения данных, позволяющие управлять огромными объемами данных. Еще одной проблемой является доступность этих данных: с ростом разрешения растут требования к инфраструктуре, поддерживающей их передачу.

Все эти проблемы могут создать дополнительную нагрузку на любую организацию, использующую данные ДЗЗ в своей деятельности или процессах. Многие из этих проблем можно решить с помощью геопространственных сервисов подписки, таких как Maxar Geospatial Platform (MGP) Pro, который позволяет транслировать данные онлайн или получать к ним доступ через интерфейс прикладного программирования (API). Такие сервисы значительно упрощают работу с данными ДЗЗ по сравнению с традиционным процессом загрузки необработанных данных и локальной работы с ними, что по-прежнему является распространенной практикой, особенно для небольших проектов.

Для конечных пользователей, использующих необработанные спутниковые снимки, процесс сшивания изображений или смягчения влияния облачности также может быть сложной задачей, но она необходима, если необходимо применить искусственный интеллект или машинное обучение. Базовая карта Vivid Advanced от Maxar решает эту проблему:

«Vivid Advanced предлагает бесшовную, безоблачную базовую карту с разрешением 15 см, гарантируя пользователям неизменно высокое качество изображений, где бы они ни находились», — объясняет Перлетта. «Клиенты ценят, как это упрощает их рабочий процесс, устраняя необходимость в сшивке изображений и учёте облачности, позволяя им сосредоточиться на анализе и принятии решений».

Возможности

Если удастся преодолеть эти трудности, возможности, предоставляемые 15-сантиметровыми снимками, станут революционными.

«Точное картографирование и более точное извлечение признаков критически важны для таких приложений, как автономное вождение, — говорит Перлетта, — и это одна из областей, где разрешение 15 см меняет правила игры».

Значительно повышая точность моделей ИИ, эта технология также может обеспечить более динамичные приложения в режиме реального времени, включая мониторинг инфраструктуры, реагирование на стихийные бедствия и охрану окружающей среды.

Одна из самых перспективных возможностей заключается в демократизации доступа к высококачественным спутниковым снимкам. По мере развития технологий и снижения стоимости детальные снимки больше не являются привилегией крупных корпораций или государственных структур, и организации любого размера могут извлечь из них пользу. Это может стать стимулом для инноваций, поскольку небольшие компании, НКО и даже отдельные разработчики учатся использовать эти данные в проектах, охватывающих широкий спектр задач – от устойчивого развития до городских инноваций. Демократизация спутниковых данных прокладывает путь новому поколению креативных и гибких решений для решения некоторых из самых насущных мировых проблем.

Будущее картографии: спутниковые снимки с разрешением 15 см и более высокой детализацией продолжат формировать будущее

Спутниковые снимки с разрешением 15 см задали новый стандарт для картографической отрасли, и спутниковые данные действительно смогут конкурировать с аэрофотоснимками, поскольку такие поставщики, как Maxar, достигают всё более высокого разрешения. По мере развития технологий они продолжат формировать будущее картографии, городского планирования и мониторинга.

Спутниковые снимки всё более высокого разрешения приносят более широкие общественные выгоды. Точные и актуальные карты являются важнейшими инструментами для групп реагирования на стихийные бедствия, которым необходимо оценивать ущерб, координировать спасательные работы и распределять ресурсы в режиме реального времени; они позволяют спасателям работать более эффективно, потенциально спасая жизни; они могут обеспечить чёткое представление об изменениях в землепользовании, обезлесении и береговой эрозии, помогая организациям отслеживать ухудшение состояния окружающей среды и смягчать его последствия.

Вероятно, спутниковые данные высокого разрешения будут интегрированы с другими новыми тенденциями, не только с искусственным интеллектом, но и с цифровыми двойниками и технологиями дополненной и виртуальной реальности, позволяя градостроителям, архитекторам и инженерам визуализировать городские ландшафты и взаимодействовать с ними в виртуальной среде, как никогда ранее. Это может улучшить методы развития, мониторинга и обслуживания городских центров, позволяя создавать более интеллектуальные и устойчивые города.
Спутниковые данные с разрешением 15 см представляют собой гораздо больше, чем просто техническое достижение — они знаменуют собой переход к более взаимосвязанному и хорошо картографированному миру. От городского планирования до автономного вождения, от реагирования на стихийные бедствия до мониторинга окружающей среды — потенциальные сферы применения огромны, а последствия — далеко идущие. Отраслям промышленности необходимо использовать потенциал 15-сантиметровых спутниковых снимков, интегрировать их в существующие рабочие процессы и использовать их возможности для создания более интеллектуального и взаимосвязанного будущего. Новая эра наблюдения за Землёй не просто изменит то, как мы картографируем мир, — она преобразует наше взаимодействие с ним.