Одне з найважливіших відкриттів у галузі дистанційного (космічного) дослідження земної поверхні – це відкриття спектральних індексів. Ще на світанку розвитку цієї галузі виявилося, що у багатьох випадках недостатньо аналізу спектральної відбивної спроможності в окремих зонах спектру. Більш інформативними бувають відношення або різниці відбиття сонячного випромінювання у різних зонах спектру. Показники, що характеризують співвідношення відбиття в різних каналах супутникової зйомки – це і є спектральні індекси. Раніше за все вони знайшли своє практичне застосування в дистанційному зондуванні рослинного покриву. Спектральні індекси, що використають для оцінки стану рослинності, називають вегетаційними індексами.
Перший вегетаційний індекс RVI (Ratio Vegetation Index) був розробленій у 1969 році C.F. Jordan. А в 1973 році J.W. Rouse та його співавтори створили вегетаційний індекс NDVI (Normalized Difference Vegetation Index). NDVI – це найвідоміший та найпопулярніший вегетаційний індекс. Його застосовували у безлічі наукових праць. Абревіатура NDVI майже стала синонімом терміна «вегетаційний індекс». Тому якщо кажуть вегетаційний індекс без конкретизації, скоріше за все мають на увазі NDVI. Але на ньому прогрес не зупинився. Було розроблено багато вегетаційних індексів. Крім рослинності, спектральні індекси знайшли своє застосування в дослідженнях водойм, ґрунтів, сніжного покрову, поверхонь зі штучних матеріалів.
Якщо ми збираємося використати метод спектральних індексів, то перед нами постає низка важких питань:
- який саме індекс обрати для вирішення конкретного завдання?
- за якою формулою розраховується індекс?
- для чого можна використати конкретний індекс?
- які індекси можна розрахувати на основі даних конкретного супутника?
- які канали конкретного супутникового сенсора треба для розрахунку індексу?
Ці питання дійсно є не простими, бо зараз вченими розроблено дуже багато індексів. Їх рахунок вже йде на сотні. Розібратися у цьому різноманітті доволі складно. А всю інформацію зі спектральних індексів, що існує взагалі неможливо запам’ятати одній людині. Тому необхідність її систематизації не підлягає сумніву.
Нещодавно з’явився інструмент, що систематизує інформацію з усіх спектральних індексів, які зараз існують. Це база Index Data Base, скорочено IDB. Вона розміщена в мережі Інтернет за адресою www.indexdatabase.de.
Історія створення IDB починається у 2009 році. Ідея її розробки належить групі німецьких дослідників – Верені Хенріх (Verene Henrich), Ґюнтеру Крауссу (Gunther Krauss), Кристиану Ґ’отце (Christion Götze) та Хрістоферу Сандову (Christofer Sandow). Над створенням IDB вони працювали з 2009 року, і к 2012 року був відкритий Інтернет-сайт проекту.
На рисунку 1 наведений логотип бази IDB. Ті хто працював зі спектральними індексами напевно вбачать в ньому алюзію на формулу розрахунку вегетаційного індексу NDVI (вище не даремно писалося, що NDVI став майже синонімом вегетаційного індексу взагалі).
Рис. 1. Логотип IDB
База IDB доволі проста за своєю структурою, та легка у використанні. Але її об’єм достатньо великий. Вона містить інформацію про 519 індексів, 167 супутникових сенсора, 43 напрямка застосування індексів, 230 літературних джерела.
На головній сторінці IDB розміщені посилання на пошукові запити, що дозволяють знайти відповіді на питання, що позначені на початку поста. Передбачені вісім форм запитів: три для пошуку індексів (за сенсорами, за напрямками застосування та за сенсором і застосуванням разом), три для пошуку супутникових сенсорів (для індексів, для напрямків застосування, для сенсорів), два для пошуку напрямків застосування (для індексів і для сенсорів).
Окрім пошукових запитів, передбачений ще один шлях пошуку інформації – перегляд загальних переліків, що теж розташовані на головній сторінці IDB. Є чотири переліки: перелік індексів, перелік супутникових сенсорів, перелік завдань, що вирішуються за допомогою індексів, перелік літературних джерел. Крім цього є ще два графічних переліки — візуалізації каналів зйомки для різних супутникових сенсорів та візуалізації діапазонів спектру, зйомка в яких потрібна для розрахунку індексів.
Головна сторінка IDB (рис. 2) має посилання на інформацію зі спектральних індексів та посилання на форми пошукових запитів. На IDB є дві форми подання інформації: переліки та візуалізації.
Існує можливість використати дані з бази IDB на інших сайтах. Для цього розроблено JSON-API, яким можуть користуватися розробники веб-сервісів.
Рис. 2. Головна сторінка сайту IDB
Якщо нам треба ознайомитись з інформацією про будь-який спектральний індекс, ми можемо знайти сторінку з його описом або в загальному переліку, або за допомогою пошукового запиту.
Приклад сторінки індексу наведений на рисунку 3, на ньому ми бачимо інформацію про індекс SAVI. Перш за все на сторінці індексу наведена загальна інформація. Це таблиця, що містить повну назву індексу, скорочену назву індексу (абревіатуру), формулу розрахунку. Нижче її наведена візуалізація діапазонів спектру, що потрібні для розрахунку індексу.
Друга таблиця на сторінці спектрального індексу – це таблиця зі супутниковими сенсорами, для яких можна розрахувати обраний індекс. Тут є стовпчики з описанням сенсорів (назва сенсорів, кількість каналів зйомки, загальний спектральний діапазон), та стовпчик з формулою розрахунку для кожного сенсора.
Що стосується переліку супутникових сенсорів, то до нього є серйозне зауваження. В базі є плутанина між назвами супутників і назвами сенсорів. У деяких випадках замість назви сенсору використовується назва супутника. Так в переліку сенсорів є IRS-1C та IRS-1D. Насправді це назви двох індійських супутників. А сенсор, що стояв на них, має назву LISS. Так що, якщо Ви не знайшли в базі IDB індекси по назві сенсору, спробуйте шукати у базі назву супутника, на якому цей сенсор стоїть.
Рис. 3. Приклад сторінки індексу на сайті IDB
Третя таблиця на сторінці індексу – це таблиця з можливими напрямками його застосування (рис.4). А після неї йде перелік літературних джерел з вегетаційного індексу. Бібліографічну інформацію можна завантажити в форматах BibTeX, RIS і CSV. Це дуже порадує дослідників, які активно користуються бібліографічними менеджерами на кшталт Zotero, Medeley, EndNote та іншими.
Рис. 4. Бібліографічна інформація на сайті IDB
Зі сторінки індексу можна переходити за посиланням на сторінки сенсорів та сторінки напрямків застосування. Тобто це є третій спосіб, за допомогою якого можна знайти потрібну інформацію, крім пошуку за загальними переліками або за допомогою пошукових запитів.
Хоча IDB в першу чергу створювали як довідник зі спектральних індексів, с тим же успіхом її можна також використати як довідник з космічних супутників та їхніх сенсорів. На сторінках сенсорів в IDB можна знайти інформацію про те, коли був супутник виведений на орбіту, який тип, висоту та нахилення має орбіта (рис. 5). Вказано, хто є оператором супутнику. Є просторове розділення кожного каналу зйомки та його спектральний діапазон. Не вистачає лише періодичності зйомки та радіометричної роздільності каналів сенсору.
Рис. 5. Сторінка супутникового сенсору на сайті IDB
Автори онлайн-довідника з вегетаційних індексів збираються і дали розвивати свій ресурс. В планах є удосконалення переліків що існують – додавання нових бібліографічних посилань та розширення переліку з напрямками використання індексів. Також автори планують опублікувати принципово новий для ресурсу тип інформації. Це будуть скрипти на мові IDL, які користувачі зможуть завантажувати ти використати для розрахунку індексів у програмі ENVI. Функціонал сайту теж не зостанеться без змін. У майбутньому редакція сайту IDB обіцяє доповнити його комунікаційним інтерфейсом – дискусійним форумом та можливістю для користувачів додавати коментарі до індексів.
Команді IDB можна допомогти удосконалити цей цікавий ресурс. Якщо у вас є ідеї з його подальшого розвитку, ви можете скористатися формою зворотного зв’язку або зв’язатися за електронною поштою.
