Revista >> Decembrie 2022 [Nr. 250] >> IT&C

Imagini satelitare de mare rezoluție

Dr. Alin Plesoianu, Dr. Cristian Vasile, Dr. Ionut Sandric

13 Decembrie 2022

Continuăm articolul legat de aniversarea a 50 de ani de la lansarea sateliților Landsat. De la dimensiunea pixelului de 80 m, la situația actuală, cu rezoluția limitată legal, nu tehnologic, la 15 cm (așa-numita rezoluție NATO), dezvoltarea tehnologică a fost importantă atât în ceea ce privește platformele, dar în special senzorii. La aceștia din urmă, dezvoltarea a fost îndeosebi în ceea ce privește partea software. Tehnologiile actuale de prelucrare, extragere de informații, analiză și integrare a datelor provenind de la imagini includ soluții bazate intens pe automatizare și inteligență artificială. Scopul principal actual al utilizării imaginilor, provenind de la platformele satelitare (ceea ce discutăm în acest articol) sau de la platforme aeriene, este extragerea și analiza informațiilor. Din pacate, total dominantă în Romania este realizarea de ortofotoplanuri, un produs care este un instrument util în multe aplicații, dar în cele din urmă nimic altceva decât o imagine metrică, într-un sistem de proiecție, fără să ofere informații utile despre spațiu în mod direct.

Drumul de la rezoluția de 80 m la rezoluţiile actuale a fost unul lung. Primii care au încercat și au reușit să dezvolte senzori satelitari cu rezoluție mare au fost cei de la Spot Image, companie franceză astăzi integrată în gigantul Airbus Defense. Sateliții Spot au fost primii cu o rezoluție a imaginii de 10 metri, un salt uriaș față de cei 80 m ai primilor sateliți Landsat sau de 30 m ai generației ulterioare Landsat. Au urmat sateliții indieni din gama Cartosat cu rezoluția de 5 m. Însă saltul major a fost realizat odată cu lansarea satelitului IKONOS, la 24 septembrie 1999, cu rezoluția de 1 m. Acesta a fost operațional până la 31 martie 2015, mult peste durata de viață planificată. Inițial a fost operat de către Space Imaging. Ulterior acesta a fost achiziționat de către ORBIMAGE și apoi rebotezat ca GeoEye. A fuzionat în 2013 cu Digital Globe și a funcționat sub acest nume până la achiziția de către MDA, ulterior în subsidiara acesteia numită MAXAR. Imaginile de mare rezoluție care provin de la sateliții MAXAR le vedem mereu în presă.

După Ikonos au urmat o serie de sateliți cu rezoluție din ce în ce mai bună. A fost rezolvată o altă mare problemă, și anume repetabilitatea achiziției. Senzorii au devenit orientabili astfel încât o anumită zonă de interes să poată fi revizitată zilnic, sau chiar mai des. Alte soluții interesante au fost legate de lansarea unei suite de sateliți care să asigure revizitarea unei zone chiar de mai multe ori pe zi. Menționăm aici soluțiile Planet și Deimos. Europa are programe proprii legate de imaginile de mare rezoluție, precum sateliții Pleiades şi Pleiades Neo, generând imagini cu rezoluția de 40 cm pentru Pleiades și de 30 cm pentru Pleiades Neo, devenind astfel o competiție serioasă pentru Maxar.
Și în acest domeniu nu putem decât să constatăm o serioasă rămânere în urmă a pieței românești, însă cu câteva excepții notabile. Ne este greu să înțelegem cum poate funcționa o administrație locală eficientă fără utilizarea de imagini digitale de mare rezoluție. Sigur că mulți folosesc imaginile de pe Google Earth, însă acestea au multe limitări legale legate de modul de utilizare. Apariția Google Earth, lansat în 11 iunie 2001, a fost un mare salt înainte. A democratizat domeniul imaginilor digitale și a permis accesul unui număr imens de utilizatori la acest tip de date.

Toate acestea ridică intrebarea: unde suntem acum?
În prezent observăm o piață din ce în ce mai accesibilă, atât din punct de vedere al costurilor de achiziție al imaginilor, cât și ca ușurință de accesare a acestora. Există peste 900 de sateliți de observare a Pământului, iar cea mai mare parte dintre aceștia au fost lansați în ultimii ani. Acești sateliți comerciali moderni sunt capabili să colecteze imagini în mod personalizat, astfel încât să răspundă celor mai exigente condiții ale clienților. Spre deosebire de sateliții guvernamentali, care colectează imagini după trasee bine stabilite, cei comerciali pot să fie programați să obțină imagini dintr-o zonă și un interval temporar bine alese. Acest fapt garantează disponibilitatea ridicată a informației satelitare în zonele de interes, care de altfel este scăzută în cazul sateliților guvernamentali ca urmare a specificațiilor stricte de zbor.

Abilitatea aceasta din prezent de a obține imagini de rezoluție înaltă din orice zonă, la orice timp, cuplată cu dezvoltarea accelerată a tehnologiilor de analiză a imaginilor, a deschis piața către actori care se specializează în servicii de furnizare eficientă și analize avansate de imagini, bazate pe algoritmi de inteligență artificială. Provocările din trecut ale consumatorilor de imagini legate de infrastructura de stocare, procesare și analiză, precum și de lipsa competențelor specifice sunt în prezent eliminate de acești actori specializați din piață, care pe lângă accesul rapid și eficient la imagini (prin tehnologii cloud), oferă direct produse informaționale avansate sub formă de servicii. Aceste produse avansate obținute din imagini de înaltă rezoluție completează lipsurile din diverse organizații guvernamentale și private legate de includerea de informații reale, cantitative, în procesele de luare a deciziilor. Enumerăm doar câteva zone de aplicare a acestor produse, unde au revoluționat industria, precum: agricultura (creșterea productivității prin modelări legate de secetă, soluri sau dăunători), protecția mediului (monitorizarea habitatelor și a migrației), evaluarea riscurilor (cartarea dezastrelor, estimarea riscului), mediul urban (monitorizarea dezvoltării urbane, detecția schimbărilor) sau domeniul energiei (evaluarea potențialului solar).

Industria imaginilor satelitare de rezoluție înaltă începe să devină din ce în ce mai cuprinzătoare din punct de vedere a soluțiilor oferite. Competitivitatea dintre companiile private, pentru furnizarea de servicii care să răspundă cerințelor tot mai specifice ale clienților din diferite domenii, deschide căi pentru inovație, așa cum se observă în prezent cu analizele bazate pe inteligență artificială și platformele cloud. Nu putem decât să fim optimiști că acest domeniu va răspunde cerințelor informaționale imense ale societății pentru rezolvarea problemelor actuale, dar și de prevenire a celor din viitor.