EarthExplorer

EarthExplorer — это бесплатная веб-ориентированная геоинформационная система (ГИС), предоставляющая доступ к обширному архиву спутниковых снимков, аэрофотоснимков, картографических данных и других продуктов дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Система разработана и поддерживается Геологической службой США (USGS) и является одним из основных инструментов для поиска, просмотра и загрузки данных, полученных в рамках программы Landsat и других миссий.

История создания

Система EarthExplorer была запущена в 2001 году как часть стратегии Геологической службы США по централизации и упрощению доступа к своим геопространственным данным. До этого момента пользователям приходилось обращаться к разрозненным каталогам и FTP-серверам, что затрудняло поиск и получение информации. Разработка велась на основе существовавших внутренних инструментов USGS, а также с учётом опыта создания аналогичных сервисов, таких как Global Land Cover Facility (GLCF) и NASA’s Reverb.

Первоначально EarthExplorer предоставлял доступ только к данным Landsat (начиная с Landsat 1, запущенного в 1972 году). Со временем функционал был расширен: в систему были включены снимки с других спутников (например, Sentinel-2, MODIS, ASTER), аэрофотосъёмка (NAIP, NHAP), цифровые модели рельефа (SRTM, GMTED2010), данные о землепользовании (NLCD) и геологические карты. Ключевым этапом стало открытие архива Landsat для свободного доступа в 2008 году, что резко увеличило популярность EarthExplorer среди научного сообщества.

Возможности и функционал

EarthExplorer представляет собой не просто каталог файлов, а полнофункциональную геоинформационную систему с возможностью пространственного и атрибутивного поиска.

Поиск данных

Пользователь может задавать критерии поиска по нескольким параметрам:

• Географическая область: выбор по названию места, координатам, загрузке KML-файла, интерактивному рисованию полигона или точки на карте.
• Дата: указание временного диапазона съёмки.
• Тип данных: выбор из обширного списка коллекций (Landsat, Sentinel, MODIS, ASTER, данные о рельефе, климате, гидрологии и т.д.).
• Облачность: фильтрация по проценту облачного покрова (для оптических снимков).
• Дополнительные фильтры: для каждого набора данных могут быть свои специфические параметры (например, угол съёмки, номер орбиты, дата обработки).

Просмотр и предварительная оценка

После выполнения поиска система отображает результаты в виде списка и на карте (в виде границ сцен). Для каждого снимка доступна функция предварительного просмотра (thumbnail) и быстрого просмотра в окне браузера (Quick View). Это позволяет оценить качество, облачность и визуальное содержание снимка без его загрузки.

Загрузка данных

Пользователь может выбрать один или несколько снимков и загрузить их в виде архива. Для большинства наборов данных доступны различные форматы:

• GeoTIFF: стандартный растровый формат с географической привязкой.
• JPEG 2000: сжатый формат, сохраняющий пространственную привязку.
• Level-1, Level-2: продукты разной степени обработки (радиометрическая, атмосферная коррекция).
• Метаданные: текстовые файлы с информацией о сцене (дата, спутник, сенсор, координаты, параметры съёмки).

Дополнительные инструменты

• Bulk Download: возможность загрузки большого количества сцен с помощью менеджера загрузок (Bulk Download Application).
• Scene Services: API для программного доступа к данным.
• Cart: корзина для отложенной загрузки.
• Help: подробная документация и видеоуроки.

Основные коллекции данных

EarthExplorer включает сотни наборов данных, которые можно разделить на несколько категорий:

Спутниковые снимки

• Landsat (1-9): историческая серия спутников (с 1972 г.), обеспечивающая среднее пространственное разрешение (15-30 м) в мультиспектральном и панхроматическом диапазонах. Наиболее востребованные данные для мониторинга изменений земной поверхности.
• Sentinel-2 (ESA): спутники Европейского космического агентства (с 2015 г.), разрешение 10-60 м, 13 спектральных каналов.
• MODIS (NASA): спутники Terra и Aqua (с 1999 г.), низкое разрешение (250-1000 м), но высокая периодичность съёмки (1-2 дня). Используется для глобального мониторинга.
• ASTER (NASA/METI): спутник Terra (с 1999 г.), разрешение 15-90 м, 14 каналов, включая тепловой.
• EO-1 Hyperion: гиперспектральный сенсор (2000-2017), 220 каналов.
• IKONOS, GeoEye, WorldView: коммерческие спутники высокого разрешения (до 0,5 м), доступны в ограниченном объёме.

Аэрофотосъёмка

• NAIP (National Agriculture Imagery Program): ортофотопланы территории США с разрешением 1 м, обновляются раз в 1-3 года.
• NHAP (National High Altitude Photography): историческая аэрофотосъёмка (1980-1989).
• DOQQ (Digital Orthophoto Quarter Quads): ортофотопланы с разрешением 1 м.

Цифровые модели рельефа (ЦМР)

• SRTM (Shuttle Radar Topography Mission): глобальная ЦМР с разрешением 1 угловая секунда (около 30 м на экваторе).
• GMTED2010 (Global Multi-resolution Terrain Elevation Data 2010): глобальная ЦМР с разрешением 7,5, 15 и 30 угловых секунд.
• NED (National Elevation Dataset): ЦМР для территории США с разрешением 1/3, 1 и 2 угловых секунды.

Другие данные

• Геологические карты: литология, разломы, минеральные ресурсы.
• Гидрология: речные сети, бассейны, озёра.
• Землепользование: NLCD (National Land Cover Database) для США.
• Климатические данные: осадки, температура, NDVI (нормализованный разностный вегетационный индекс).

Применение

EarthExplorer является ключевым инструментом для широкого круга специалистов и организаций:

• Научные исследования: мониторинг изменений лесного покрова, урбанизации, сельского хозяйства, ледников, береговой линии, последствий природных катастроф.
• Образование: используется в учебных курсах по географии, геологии, экологии, дистанционному зондированию.
• Государственное управление: планирование землепользования, оценка природных ресурсов, экологический мониторинг, реагирование на чрезвычайные ситуации.
• Коммерческая деятельность: сельское хозяйство (точное земледелие), лесное хозяйство, геологоразведка, строительство, страхование.
• Некоммерческие организации: мониторинг соблюдения природоохранного законодательства, документирование изменений в экосистемах.

Критика и ограничения

Несмотря на широкую популярность, EarthExplorer имеет ряд недостатков, отмечаемых сообществом пользователей:

• Интерфейс: устаревший и не всегда интуитивно понятный, особенно для новых пользователей. Требуется время на освоение.
• Скорость работы: при большом количестве результатов поиска или сложных пространственных запросах система может работать медленно.
• Зависимость от интернет-соединения: вся работа происходит в браузере, что может быть проблематично при низкой скорости соединения.
• Ограничения по загрузке: для некоторых наборов данных (например, Landsat) существуют лимиты на количество загружаемых сцен за один раз.
• Отсутствие встроенного анализа: EarthExplorer является только инструментом поиска и загрузки. Для анализа данных необходимо использовать сторонние ГИС-пакеты (QGIS, ArcGIS, ENVI).
• Ограниченная поддержка форматов: не все данные доступны в современных форматах (например, Cloud Optimized GeoTIFF).

Альтернативы

Существуют другие сервисы, предоставляющие доступ к данным ДЗЗ, которые могут быть более удобными для определённых задач:

• Copernicus Open Access Hub (ESA): прямой доступ к данным Sentinel-1, -2, -3.
• NASA Earthdata Search: поиск и загрузка данных NASA (MODIS, ASTER, SRTM).
• Google Earth Engine: облачная платформа для анализа больших массивов геоданных, не требующая загрузки файлов.
• USGS GloVis: более старая, но простая в использовании версия EarthExplorer.
• OpenTopography: специализированный сервис для загрузки ЦМР высокого разрешения.

Источники

• USGS. EarthExplorer User Guide. Reston, Virginia: U.S. Geological Survey, 2023.
• USGS. Landsat Science Team. Landsat 8-9 Data Users Handbook. Sioux Falls, SD: USGS, 2022.
• ESA. Copernicus Sentinel-2 Mission: User Guide. European Space Agency, 2021.
• NASA. MODIS Data Products and Services. Greenbelt, MD: NASA Goddard Space Flight Center, 2020.
• Lillesand, T. M., Kiefer, R. W., & Chipman, J. W. Remote Sensing and Image Interpretation. 7th ed. Hoboken, NJ: Wiley, 2015.
• Официальный сайт EarthExplorer: earthexplorer.usgs.gov