Using satellite images
Em desenvolvimento.
Esta página contém a apresentação, em desenvolvimento, de um método de mapeamento baseado em vetorização semi-automática de imagens de satélites disponíveis, como Sentinel-2, com licença compatível com o OSM, sendo que são feitos manualmente pelo usuário o controle de parâmetros de filtragem de classes e a validação geral, geométrica e de tags. O foco do método é voltado exclusivamente para o mapeamento de coberturas de terreno (landcover), especificamente para matas do tipo natural=wood (naturais) e landuse=forest (cultivadas). Envolve simplificação de geometrias de grande escala, sendo assim este método não se destina a mapear outros tipos de objetos, menores, como landuse=farmyard, praças, etc., que possam ser mapeados com mais detalhamento nas imagens naturais (Bing, etc). A ser oportunamente apresentado como proposta de método de mapeamento à comunidade OSM. Ainda não é formalmente aprovado, assim que os resultados obtido não devem ser subidos ao OSM enquanto não houver uma aprovação da comunidade.
Disponibilidades de imagens de satélites para uso no OSM
Sentinel-2: (exemplo na imagem ao lado >>)
Atualizadas ~2 dias; Cobertura: ~ 100x100Km
Resolução das Imagens:
10m/pixel: Bandas 02,03,04 (RGB); Banda 08 NIR (NearInfraRed - vegetação); TCI-True Color Image (B02+B03+B04).
20m/pixel: Bandas 05,06,07,8A (para vegetação); 11,12 (para vegetação, desde que sem nuvens; para nuvens/climatologia).
60m/pixel: Bandas 01 (aerossol; nuvens; poluição); 09 (vapor d'água), 10 (nuvens cirrus).
Tamanho: pacote ZIP ~800MB; imagem TCI ~150MB.
Separada: True Color baixa resolução GeoTiff 40m/px ~5MB.
ASTER:
Atualizadas ~10 dias; Cobertura: ~ 50x50Km
Resolução das Imagens: Level 1 - L1T V003: ~15m/pixel
Tamanho: pacote ~100MB
Landsat 8:
Atualizadas ~10 dias; Cobertura: ~ 200x200Km
Resolução das Imagens: OLI (Operational Land Imager) and TIRS (Thermal InfraRed Sensor): ~30m/pixel
Tamanho: pacote 1GB; Natural Color 10MB
Licenças e documentação técnica dos produtos dos satélites
Licenças:
"OpenStreetMap may use data from the European Union Copernicus (GMES) programme"
https://wiki.openstreetmap.org/wiki/Contributors#EU_Copernicus_.28GMES.29_data
"The data sets are all federally created and therefore in the public domain." (https://lta.cr.usgs.gov/glovis_faqs)
"Sentinel-2 satellite data is licenced suitably to be used as background for tracing or any other purpose for OSM (licence)."
https://wiki.openstreetmap.org/wiki/User:Ff5722/Using_Sentinel-2_imagery
https://sentinel.esa.int/documents/247904/690755/Sentinel_Data_Legal_Notice
Documentação de Bandas e resolução:
Sentinel-2:
https://lta.cr.usgs.gov/sentinel_2
https://www.sentinel-hub.com/develop/documentation/eo_products/Sentinel2EOproducts
ASTER:
https://lpdaac.usgs.gov/dataset_discovery/aster/aster_products_table
https://lpdaac.usgs.gov/sites/default/files/public/aster/docs/AST_L1T_Quick_Reference_Guide.pdf
https://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Spaceborne_Thermal_Emission_and_Reflection_Radiometer
Landsat 8: https://lta.cr.usgs.gov/L8
Procedimentos para obtenção das imagens
Cadastrar-se em um dos sites da USGS:
https://earthexplorer.usgs.gov/
https://glovis.usgs.gov/
Acessar o site. Escolher os parâmetros de seleção de imagens: local; satélite; intervalo de data; cobertura de nuvens (melhor <20%)
2 opções de download:
-Pacote completo ZIP (~800MB) com 14 imagens .jp2 e metadados, nas máximas resoluções (10-20-60m/px);
-GeoTIFF True Color (~5MB) 5490x5490px Baixa resolução 40m/px.
Usos no OSM
Uso simples no JOSM como background
Instalar o Plugin ImportImage: https://wiki.openstreetmap.org/wiki/JOSM/Plugins/ImportImagePlugin
O JOSM só abre direto GeoTIFF ou jpg.
As imagens jp2 não abrem direto no JOSM, para usá-las no JOSM é necessário previamente convertê-las para GeoTIFF.
Também, tanto as imagens 10m/px (.jp2 >100MB) quanto as imagens 40m/px (GeoTIFF 5490x5490px 5MB) ficam pesadas para o JOSM.
Pode ser necessário cortar e reduzir à área de interesse.
Isso pode ser feito de modo simplificado no QGIS abrindo a imagem (basta arrastá-la) e salvando pelo menu principal project / save as image... como GeoTIFF ou jpg, o que salvará o que estiver na resolução de tela. Ao abrir no JOSM, entrarão automaticamente georreferenciadas no local próprio.
Uso avançado: desenho de polígonos de vegetação a partir de imagens
(Ver também: Proposta de método de mapeamento para vetorização semi-automática de matas (natural=wood e landuse=forest) com imagens Sentinel-2.)
Desenho de polígonos de vegetação.
Método de desenho semi-automatizado, com resultado assistido pelo editor.
Procedimentos no QGIS:
1) Baixar e descompactar Pacote completo ZIP (~800MB)
2) Escolher uma imagem adequada à detecção de cobertura vegetal, como Banda 11, também quanto à data de obtenção.
Exemplo: o nome do arquivo Sentinel-2 será algo como:
<arquivo>...B11.jp2
(https://www.sentinel-hub.com/develop/documentation/eo_products/Sentinel2EOproducts)
3) Arrastar a imagem ao QGIS.
4) Se necessário cortar a imagem na área de interesse: menu QGIS/Raster/Extraction/Clipper...
5) Gerar os contornos das áreas de vegetação: menu QGIS/Raster/Extraction/Contour...
Procurar um intervalo de linhas de contorno
(interval between contour lines...)
que se ajuste ás áreas de interesse. Isto pode variar de imagem para imagem.
Cada pixel na imagem Sentinel (ex. Banda 08) possui um valor que indica o grau de refletância/absorção da luz, indicativo, neste caso, de vegetação.
Os valores mínimo e máximo dos pixels são exibidos na aba de layers, no QGIS, referentes à imagem. Por exemplo: 500 e 4500.
A questão é escolher um intervalo de valores que detecte exclusivamente os valores das áreas de mata densa (neste caso), que esteja em diferença nítida se comparados aos demais valores de vegetação rasteira / ocupação humana / corpos de água.
Uma maneira é escolher um valor correspondente entre 3 a 5 vezes da variação total dos valores individuais dos pixels das imagens.
Valores mínimo e máximo, Por exemplo: 500 e 4500. A diferença é de 4000. Um valor incial para teste é de 4000/5 = 800.
Desta forma, na opção QGIS/Raster/Extraction/Contour/Interval between contour lines..., colocar = 800.
Examinar o resultado. Experimentar também intervalos pouco acima e abaixo, ex. Intervalo=750 e Intervalo=850.
IMPORTANTE: deve ser feito um exame visual da geração de contornos, para verificar se se ajustam adequadamente às áreas de vegetação na imagem.
Na imagem Sentinel (ex. Banda 08) isso pode ser visualizado pela diferença de tonalidade das áreas.
Comparar também com uma camada de imagem de fundo compatível com o OSM, como Bing.
Os contornos serão gerados como linhas no QGIS (=ways abertos no OSM).
Se o resultado for adequado, converter para polígonos (=ways fechados no OSM): QGIS/Vectors/Geometry tools/Lines to polygons...
Salvar como SHP, convertido para CRS WGS84 EPSG:4326.
Eliminar do conjunto os polígonos que não correspondam ao objetivo, que neste caso é mapear apenas as áreas de mata densa.
Ou converter em multipolígono, quando forem áreas internas a polígonos maiores, como inner (vazio).
Isso pode ser feito no JOSM.
Também no JOSM fazer a etiquetação adequada (tags), exames finais, como de superposição com dados existentes ou outras necessidades de ajustes, e validação completa.
Tag neste exemplo: natural=wood.
O upload para o OSM só deve ser feito sob condição de exame individual dos polígonos e validação completa pelo usuário editor, também visualmente.
Nunca deve ser feito às cegas.
O método se bem usado ajuda a ganhar tempo no traçado individual de nós nos contornos das áreas grandes, como de matas.
O resultado, respectivamente, no QGIS (sem remoção de polígonos internos) e no JOSM (executada a fusão em multipolígonos):
Wikies relacionadas:
https://en.wikipedia.org/wiki/Sentinel-2
https://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Spaceborne_Thermal_Emission_and_Reflection_Radiometer
https://wiki.openstreetmap.org/wiki/Sentinel-2
https://wiki.openstreetmap.org/wiki/User:Ff5722/Using_Sentinel-2_imagery
https://wiki.openstreetmap.org/wiki/Landsat