Возможности предупреждения затопления и анализа его последствий с помощью снимков Planet

0

Компания Planet начинала, как маленькая команда, собирающая первые аппараты в собственном гараже. В 2013 году командой был запущен первый миниспутник с помощью носителя «Союз». На середину 2017 года компания Planet обладает флотом, состоящим из 187 миниспутников, обеспечивающих четырехканальное покрытие каждого участка поверхности Земли ежедневно с разрешением около 3 м/пиксель. Подобное сочетание частоты, разрешения и охвата съемкой является принципиально новым этапом в дистанционном зондировании Земли, и такая съемка может успешно применяться для широкого круга задач: от  мониторинга посевных площадей до  борьбы с пожарами и противостояния половодьям. Эти данные могут быть полезны как бизнесу, так и некоммерческим организациям или государственным органам.

Planet разрабатывает, создает и запускает спутники быстрее, чем любая другая компания или правительство в истории. Компания запускает новые партии спутников каждые 3-4 месяца.

В компании выстроена собственная технологическая схема от съемки до предоставления доступа по API для пользователей на основе самых современных программных и инженерных решений. В потоке обработки автоматически собираются мозаики, доступ к ним предоставляется на основе тайлового сервиса, в то же время для каждого элемента мозаики известно точное время его получения. Компания пользуется инновационными технологиями на каждом этапе получения, обработки и поставки снимков, объединяя их в единую платформу.

Возможности доступа

Компания Planet предоставляет портал Planet Platform, обеспечивающий доступ к собственным продуктам. С помощью портала можно выбрать необходимые снимки на область интереса за определенную дату по ряду параметров:

657458578

Кроме того, можно совместно получить не только снимки PlanetScope, но и данные RapidEye, SkySat (обе группировки также принадлежат компании Planet) Sentinel-2, Landsat-8.

6574585781

В результате, выбора необходимых параметров пользователь получает набор изображений, доступных для заказа.

124354653566

В настоящее время, для большей части территории России уже возможно получение съемки с частотой 1–4 дня, а к концу лета эта частота должна возрасти до ежесуточной, а для некоторых участков и временных интервалов — и несколько раз в день. Пользователь имеет возможность увидеть материалы съемки в максимальном качестве в оперативном режиме.

На портале предусмотрена возможность оперативного сравнения разновременных изображений с помощью утилиты «шторка».

122222222

Анализ возможностей

Специалисты компании «Совзонд» проводят анализ возможностей и перспектив использования данных Planet для различных задач.

Был выбран ряд наиболее актуальных задач, для которых проведен анализ возможностей использования данных Planet. Во всех случаях высокая оперативность получения данных и  достаточная их детальность показала перспективность их использования. В первую очередь, эти данные пригодны для отслеживания пожаров Пожары в Прибайкалье: «прямая трансляция» из космоса», вырубок Возможности автоматизированного мониторинга рубок по бесплатным данным ДЗЗ КА Sentinel-2 с верификацией по снимкам КА «Ресурс-П», строительства линейных объектов и мониторинга положения судов в акваториях Оперативный мониторинг акваторий по данным спутниковой группировки компании Planet,  состояния посевных площадей.

Ход и последствия затопления населенных пунктов в долине р. Ишим в мае 2017 г.

С помощью данных Planet был проанализирован ход и последствия затопления населенных пунктов в долине р. Ишим в мае 2017 г.

Для эксперимента оценки затопления были отобраны доступные снимки Planet, полученные в фоновом режиме (дополнительно были подобраны данные Sentinel-2) (табл. 1)

Таблица 1. Использованные снимки

Спутник Дата Интервал (дни)
1 PlanetScope 30.04.2017
2 Sentinel-2A 01.05.2017 2
3 PlanetScope 02.05.2017 1
4 PlanetScope 03.05.2017 1
5 PlanetScope 06.05.2017 3
6 PlanetScope 08.05.2017 2
7 Sentinel-2A 11.05.2017 3
8 PlanetScope 13.05.2017 2
9 PlanetScope 15.05.2017 2
10 PlanetScope 17.05.2017 2
11 PlanetScope 19.05.2017 2
12 PlanetScope 22.05.2017 3

 

Всего было подобрано 12 изображений на интересующую территории (окрестность села Абатское) за период 30 апреля – 22 мая. Минимальный интервал между снимками составил 1 день, максимальный 3 дня, средний 2 дня.

Чтобы повысить точность анализа последствий затопления и выявить все возможные объекты, подверженные риску затопления, использовалось базовое покрытие сверхвысокого разрешения на основе снимка WorldView-2 от 03.05.2016.

Площади затопления оперативно оценивались по снимкам Planet, оценка ущерба осуществлялась на основе заранее выявленных по снимку WorldView-2 жилых домов и других строений.

Анализ проводился на основе  центральной части Абатского района вдоль р. Ишим, площадью 37 616 га.

Более детальный анализ был проведен на двух участках: в районе с. Абатское и в д. Лихачева (рис. 1).

shemamodelnogouchastka

На снимках от 30.04.2017 и 01.05.2017 видно (рис. 2), что уровень воды в р. Ишим не меняется.

Рис. 2. Анализ уровня воды в р. Ишим по снимкам Planet
Рис. 2. Анализ уровня воды в р. Ишим по снимкам Planet

11 мая была прорвана дамба в районе г. Ишим, примерно в 70 км выше по реке с. Абатское. После 11 мая зона затопления стала смещаться вниз по течению, и половодье охватило большую часть прибрежных территорий Абатского района (рис. 3, 4, зеленый цвет).

Рис. 3 Уровень воды в р.Ишим на снимке Planet от 11.05.2017
Рис. 3 Уровень воды в р.Ишим на снимке Planet от 11.05.2017
Рис. 4. Границы затопления Абатского района по датам
Рис. 4. Границы затопления Абатского района по датам

13 мая уровень воды в р. Ишим продолжал подниматься, и паводок распространился всё ниже по течению (желты цвет на рис. 4).

Пик паводка в Абатском районе приходится на 15–17 мая 2017 г. (дополнительно затопленные территории на рис. 4 показаны сиреневым цветом). В это время вода в р. Ишим поднялась настолько, что затопила несколько жилых домов, садоводческое товарищество с малоэтажными строениями и участок автодороги Абатское-Викулово.

19 мая вода  начинала отступать у тех населенных пунктов, которые находятся выше по течению (Горки, Бокова, Лихачева, Узлова), но продолжала подниматься вниз по течению, у села Абатское  (красный цвет на рис. 4).

22 мая уровень воды в р. Ишим начинает постепенно спадать (рис. 5).

Рис. 5. Границы отступления воды в Абатском районе по датам
Рис. 5. Границы отступления воды в Абатском районе по датам

В табл. 2  приведена динамика изменения затопленных площадей для всего района по датам.

Таблица 2. Площадь затопления Абатского района по датам

Дата Площадь затопления, га
11.05.2017 11576,5
13.05.2017 17566,8
15.05.2017 17958,9
17.05.2017 17958,9
19.05.2017 18100,8
22.05.2017 17961,1

 

Анализ для деревни Лихачева

Более детальный анализ был выполнен для д. Лихачева (рис. 6, одна из деревень между с. Абатское и г. Ишим, в 13 км выше по течению с. Абатское).

Деревня Лихачева на карте
Рис. 6. Деревня Лихачева на карте

На основе базового покрытия были выделены домовладения в д. Лихачева (рис. 7).

Рис.7. Границы домовладений в д. Лихачева на снимке WorldView-2 от 03.05.16 г.
Рис.7. Границы домовладений в д. Лихачева на снимке WorldView-2 от 03.05.16 г.

Для анализа развития подтопления были использованы снимки PlanetScope за период 11–22 мая. Зоны подтопления выделялись в автоматизированном режиме, на основе разработанных в компании «Совзонд» алгоритмов (рис. 8).

а) Снимок с КА PlanetScope от 30.04.2017г.
а) Снимок с КА PlanetScope от 30.04.2017г.
б) Снимок с КА Sentinel-2A от 11.05.2017г.
б) Снимок с КА Sentinel-2A от 11.05.2017г.
в) Снимок с КА PlanetScope от 13.05.2017г.
в) Снимок с КА PlanetScope от 13.05.2017г.
г) Снимок с КА PlanetScope от 15.05.2017г
г) Снимок с КА PlanetScope от 15.05.2017г
д) Снимок с КА PlanetScope от 19.05.2017г.
д) Снимок с КА PlanetScope от 19.05.2017г.
е) Снимок с КА PlanetScope от 22.05.2017г.
е) Снимок с КА PlanetScope от 22.05.2017г.

Рис. 8. Анализ динамики подтопления по снимкам Planet

В период с 30 апреля по 11 мая отмечалось незначительное изменение уровня воды, слабо различимое на снимках, поэтому изображения с 1 мая по 10 мая не приводятся. В период 11–15 мая регистрировался резкий подъем уровня воды (рис. 9).

Рис. 9. Автоматически выделенные границы подтопления д. Лихачева по датам на основе обработки снимков Planet (базовое покрытие КА WorldView-2 от 03.05.16)
Рис. 9. Автоматически выделенные границы подтопления д. Лихачева по датам на основе обработки снимков Planet (базовое покрытие КА WorldView-2 от 03.05.16)

Пик подтопления в д. Лихачева Абатского района пришелся на 15 мая 2017 г. Было подтоплено, в общей сложности, 17 домовладений. С 19 мая уровень воды стал постепенно спадать (рис. 10).

Рис. 10. Автоматически выделенные границы отступления воды в д.Лихачева по датам
Рис. 10. Автоматически выделенные границы отступления воды в д.Лихачева по датам

К 22 мая остались подтоплены только отдельные дома на самых нижних уровнях рельефа (табл. 3).

Таблица 3. Количество подтопленных домовладений в д. Лихачева по датам

Дата Количество домовладений в зоне подтопления, шт.
11.05.2017
13.05.2017 3
15.05.2017 17
19.05.2017 11
22.05.2017 2

 

Анализ для села Абатское

Аналогичным образом был проведен анализ для с. Абатское (рис. 11).

Рис. 11. Анализ затопления садоводческого товарищества на окраине с.Абатское по снимкам Planet
Рис. 11. Анализ затопления садоводческого товарищества на окраине с.Абатское по снимкам Planet

В период с 30 апреля по 11 мая отмечалось незначительное изменение уровня воды, слабо различимое на снимках, поэтому изображения с 1 мая по 10 мая не приводятся.

Анализ снимка от 11 мая показывает, что вода в р. Ишим уже начала прибывать, однако пока никаких катастрофических последствий не отмечалось.

13 мая произошло обширное затопление Абатского района. Дамба вокруг садоводческого товарищества Междуречье в с. Абатское еще удерживала его от затопления.

15 мая вода в р. Ишим  поднялась выше критического уровня, два жилых дома и порядка 270 дачных участков с домами полностью оказались затоплены. Введен режим ЧС.

До 19 мая ситуация не менялась, садоводческое товарищество также оставалось под водой. Анализ снимка от 22 мая показывает, что вода начала отступать, уже полностью видно дамбу и показались крыши домов.

Весенний паводок парализовал движение на региональной автодороге Абатское — Викулово. Закрыт участок с 5 по 7 км в районе д. Кареглазова (на рис. 12 обведен красным цветом).

В самой д. Кареглазова оказались подтоплены 12 домовладений

Рис. 12. Подтопление жилых домов в д.Кареглазова и автодороги Абатское — Викулово на снимке PlanetScope от 19.05.2017 г.
Рис. 12. Подтопление жилых домов в д.Кареглазова и автодороги Абатское — Викулово на снимке PlanetScope от 19.05.2017 г.

Динамика затопления окрестностей села Абатское показана на рис. 13.

Рис. 13. Границы затопления окрестностей с. Абатское по датам
Рис. 13. Границы затопления окрестностей с. Абатское по датам

Выводы

  1. Снимки Planet подходят для контроля и предупреждения таких быстро протекающих и катастрофических последствий, как затопления.
  2. Оперативность и точность съемки достаточна для мониторинга стихийного бедствия и оценки его последствий.
  3. Компания «Совзонд» обладает собственными специально разработанными возможностями доступа к съемке и ее обработки, технологические цепочки позволяют в автоматизированном режиме анализировать распространение процесса затопления.