Откуда берутся спутниковые карты высокого разрешения в сервисе Google Планета Земля

[MEroglu68]

Как Google собирает данные для онлайн-карт Планета Земля

Все мы знакомы с картами Google Планета Земля (на английском носящих название Google Earth), программном обеспечении виртуального глобуса, разработанном компанией Google. Удобный и полезный сервис не только для любого желающего найти или посмотреть адрес/место, виртуально попутешествовать по планете, но и прекрасная возможность компаниям создать нечто глобальное, например авиасимулятор с проработанным и реалистичным ландшафтом, как у Microsoft Flight Simulator 2020-го года. И не так уж важно, что симулятор использует карты Bing, — смысл ясен.

Google Планета Земля, Yandex Карты и любые другие виртуальные сервисы необходимы и делают жизнь сильно проще. Но откуда берутся спутниковые изображения Google Earth, которые мы видим в программе? Задумывались ли вы об этом?

1. История развития Google Планета Земля

Знаменитый американский писатель-фантаст Нил Стивенсон описал сцену, похожую на виртуальную Землю, в своем научно-фантастическом романе 1992 года «Лавина», послужившем источником вдохновения для Keyhole, который основал прототип технологии Google Earth.

^{Программа EarthViewer в 2002 год}

В конце 1990-х годов была основана компания Keyhole Company, которая собрала технологии и данные для запуска проекта Keyhole EarthViewer. Это программное обеспечение широко использовалось CNN во время войны в Ираке 2003 года.

В 2004 году Keyhole представила свое программное обеспечение основателям Google. В октябре того же года Google официально приобрела Keyhole и в 2005 году запустила первую версию Google Earth, Google Earth 3.0.

^{История обновления версий Google Планета Земля}

2. Откуда берутся данные спутниковых изображений Google Earth?

1. Спутниковые снимки, «сшитые» в единую конструкцию в Google Планета Земля

Чтобы обеспечить высочайшую четкость спутниковых изображений (этот фактор крайне важен для Google) и отсутствие облачного покрова (другими словами, чтобы облака не загораживали Землю и объекты на ней), инженеры Google Earth разработали программное обеспечение для подборки коллекции спутниковых изображений из миллионов терабайт файлов, объединяя только лучшие спутниковые, а в некоторых случаях аэрофотоизображения высокой четкости в единую карту.

И эти «сшитые» в единый лоскут картографические данные, в официальных документах Google Планета Земля, ясно указывают на то, что они получены из гигантского количества спутниковых изображений, взятых со спутников, а также аэрофотоснимков, сделанных с самолета:

^{Например, созданием фотографических данных занимаются Геологическая служба США, НАСА и другие учреждения, и в этом заключается большая проблема}

Следовательно, все данные спутниковых изображений будут обладать различным качеством и использовать их в одном продукте по меньшей мере будет неправильно, а также неэффективно, поскольку они не позволят увидеть изменения, происходящие на планете, в прямом эфире (что тоже крайне важно для картографических агентств и других компаний, тесно работающих), то есть обновляться. А еще из-за большого количества данных качество спутниковых изображений также будет отличаться, что неминуемо приведет к локальному смещению и искажению некоторых изображений.

2. «Поставщики» спутниковых изображений для Google Планета Земля

Спутниковые снимки стран и городов, зданий, домов и открытых пространств. Поставщики этих важнейших для онлайн-карт данных различаются.

При уменьшении масштаба карты или увеличении видимого диапазона общее изображение склеивается из множества снимков, в том числе аэрофотоснимков. Источники изображений включают в себя: Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA), Национальное агентство геопространственной разведки, Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) и т. д.

Увеличьте искомую область до самого большого масштаба, и вы в мгновение ока перенесетесь от космической съемки к аэрофотосъемке.

^{США, Вашингтон D.C.}

3. Дальнейшее развитие спутниковых изображений для Google Планета Земля

До запуска американского спутника дистанционного зондирования Земли и подключения к проекту Геологической службой США (USGS) большая часть данных Google Earth основывалась на спутниковых изображениях, сделанных , выведенном на орбиту в 1999 году.

Позже из-за аппаратного сбоя Landsat 7 на многих спутниковых снимках появились полосы.

Интересно, что артефакты на Гугл картах присутствуют до сих пор, например на сервисе BIGEMAP.

^{Старые изображения Google Earth на BIGEMAP}

После запуска спутника Landsat 8 Google Earth впоследствии объявила об обновлении спутниковых изображений до нового формата, что в итоге значительно улучшило четкость.

^{Сравнение фото Landsat 7 на картинке выше и Landsat 8 на картинке ниже}

3. Неравномерное распределение качества спутниковых изображений

Просматривая спутниковые снимки сервиса Google Earth, мы можем увидеть, что четкость снимков будет неравномерной.

^{19-уровневая спутниковая карта Нанкина на BIGEMAP}

^{19-уровневая спутниковая карта Токио, Япония, на BIGEMAP}

За исключением таких факторов, как погода, облачный покров, светлое и темное небо, дымка и другие моменты, мы можем видеть посредством поставщиков спутниковых данных, что практически все снимки представляют собой четкие и качественные изображения. Как так происходит, ведь облачность на снимках должна проявляться с гораздо большей вероятностью в реальной жизни на этих картах? Все дело в том, что миллионы этих фото отбраковываются и дорабатываются практически вручную или с использованием искусственного интеллекта. Фото за фото, шаг за шагом.

Вот фото зданий из Японии:

^{Токио, Япония}

А вот пример фотографий китайского города. Как видно, четкость фото практически одинаковая.

^Чэнду

Но спутниковые изображения без добавления аэрофотоснимков серьезно бы ограничивали пользовательский интерфейс. Причем качественные снимки с самолетов должны быть сделаны в нескольких форматах по всему миру и даже в самых отдаленных местах. Что делает проблему по-настоящему титанической.

^{Отображение исходного кода фотографии BIGEMAP под углом}

Но даже в этом случае качество спутниковых изображений сервиса Google Планета Земля все так же остается на очень высоком уровне и в высоком разрешении и их можно использовать не только в качестве карт, но и в других, более глобальных и важных целях, например в авиасимуляторах. Результат в целом вас удивит:

^{Видео взято с YouTube}