البعثات الفضائية للاندسات قدمت أطول سلسلة بيانات مستمرة لقياسات الأرض من بعد سطح الأرض. يمكن أن يسهل مقارنة القياسات الطيفية على الأرض مع بيانات انعكاس سطح الأرض من لاندسات التي تم جمعها في نفس الوقت التعلم التجريبي، وتشجيع الاستكشاف العلمي باستخدام بيانات الأقمار الصناعية، وتعزيز المهارات التفكير الاندماجي والمكاني، وتمكين الأفراد ليصبحوا مواطنين عالميين مُطلعين. ولكن لمقارنة القياسات على الأرض مع بيانات الاندسات، يجب أن تعرف مواعيد مرور الاندسات فوق منطقة أرضية محددة، ثم تكون قادرًا على الوصول إلى بيانات الاندسات التي تم جمعها في ذلك المكان والوقت. تحدّيك هو تطوير تطبيق ويب يدعم مقارنة الملاحظات على الأرض مع بيانات الاندسات عن طريق السماح للمستخدمين بتحديد موقع مستهدف، وتلقي إشعارات عندما تمر الاندسات فوق تلك الموقع، ثم الوصول إلى وعرض بيانات الاندسات المقابلة.
الخلفية
لقد عمل برنامج Landsat، الذي تديره وكالة ناسا وهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية، على تحسين فهمنا لأنظمة الأرض، وساعد في مراقبة التغير البيئي، واتخاذ قرارات مستنيرة بشأن الموارد الطبيعية لكوكبنا. يوفر أرشيف بيانات Landsat أطول سجل مستمر تم استشعاره عن بعد لقياسات متعددة الأطياف ومعايرة بدقة عالية ودقة مكانية متوسطة (15 ⎼ 100 م) لسطح الأرض. تقدم أحدث مهمتين، Landsat 8 (التي أُطلقت في عام 2013) وLandsat 9 (التي أُطلقت في عام 2021)، تغطية كاملة لسطح الأرض كل ثمانية أيام.
توفر البيانات المجانية والمفتوحة من Landsat أكثر من خمسين عامًا من عمليات الرصد الأرضية المستندة إلى الأقمار الصناعية لإشراك أفراد الجمهور وتمكينهم من معرفة كيفية تغير الأرض. على سبيل المثال، يمكن للطلاب مقارنة بيانات Landsat بالقياسات الطيفية الأرضية من خلال أدوات تعليمية منخفضة التكلفة يصنعونها بأنفسهم (على سبيل المثال، مطياف STELLA للتعليم العلمي والتكنولوجي لتقييم الأرض/الحياة). إن مقارنة القياسات الأرضية ببيانات Landsat يمكن أن تساعد الطلاب على ربط ملاحظات الأقمار الصناعية بالمناظر الطبيعية، وتعزيز تعليم الاستشعار عن بعد، وتنمية فهم التحقق من صحة البيانات. التحقق هو عملية تقييم دقة البيانات المستمدة من الأقمار الصناعية من خلال المقارنات مع بيانات مرجعية أرضية. تضمن هذه الممارسة أن القياسات التي تم جمعها بواسطة أجهزة استشعار فضائية تمثل بدقة ما يحدث على الأرض. يعد التحقق مكونًا أساسيًا لأي برنامج لمراقبة الأرض لأنه يتيح التحقق المستقل من القياسات الفيزيائية.
لمقارنة البيانات الطيفية الأرضية ببيانات Landsat، من الضروري معرفة متى سيمر Landsat فوق منطقة أرضية معينة. إن التطبيق الذي يخطر المستخدمين عندما يمر Landsat فوق منطقة محددة ويسمح لهم بتنزيل بيانات Landsat الطيفية المقابلة يمكن أن يلهم أنشطة التعلم التجريبي لتشجيع الاستكشاف العلمي، وتعزيز مهارات التفكير المتعدد التخصصات والمكاني، وتمكين الأفراد من أن يصبحوا مواطنين عالميين مطلعين.
وبينما يمكن أن يعمل مثل هذا التطبيق في المقام الأول كأداة تعليمية، فإنه يمكن أن يدعم أيضًا العلماء والعلماء المواطنين ومديري الأراضي. على سبيل المثال، يمكن أن يسهل الحصول على قياسات Landsat SR في الوقت الفعلي تقريبًا، والتي يمكن الوصول إليها وتنزيلها وتطبيقها من قبل مستخدمي بيانات Landsat الآخرين. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لهذا التطبيق دعم العلماء في جمع بيانات مرجعية أرضية لمزيد من التحقق من صحة بيانات Landsat.
الأهداف
يتمثل التحدي الخاص بك في تطوير تطبيق سهل الاستخدام قائم على الويب يدعم مقارنة الملاحظات الأرضية ببيانات Landsat من خلال السماح للمستخدمين بتحديد موقع مستهدف، وتلقي إشعارات عندما يمر Landsat فوق هذا الموقع، ثم الوصول إلى بيانات Landsat SR المقابلة وعرضها.
فكر في كيفية تمكن أداتك من:
السماح للمستخدمين بتحديد موقع الهدف. هل سيحددون اسم المكان وخط العرض وخط الطول، أم سيختارون موقعًا على الخريطة؟
تحديد وقت مرور قمر صناعي Landsat فوق موقع الهدف المحدد.
تمكين المستخدمين من تحديد المهلة الزمنية المناسبة للإشعارات حول وقت المرور وطريقة الإشعار.
عرض شبكة 3x3 تتضمن إجمالي 9 بكسلات Landsat متمركزة حول الموقع المحدد من قبل المستخدم (بكسل الهدف).
تحديد مشهد Landsat الذي يحتوي على بكسل الهدف باستخدام نظام المرجع العالمي 2 (WRS-2) وعرض مدى مشهد Landsat على الخريطة.
السماح للمستخدمين بتحديد حد لتغطية السحب (على سبيل المثال، إرجاع البيانات فقط مع أقل من 15% من غطاء السحب الأرضي).
السماح للمستخدمين بتحديد ما إذا كانوا يريدون الوصول فقط إلى أحدث عملية استحواذ من Landsat أو عمليات الاستحواذ التي تمتد على فترة زمنية معينة.
احصل على بيانات وصفية للمشهد مثل القمر الصناعي الذي تم التقاط الصورة منه، والتاريخ، والوقت، وخط العرض/الطول، ومسار نظام المرجع العالمي والصف، ونسبة الغطاء السحابي، وجودة الصورة.
قم بالوصول إلى قيم بيانات Landsat SR واحصل عليها (وربما عرض بيانات درجة حرارة السطح من نطاقات الأشعة تحت الحمراء الحرارية) للبكسل المستهدف من خلال الاستفادة من كتالوجات بيانات السحابة والتطبيقات الموجودة.
قم بعرض رسم بياني لبيانات Landsat SR على طول الطيف (أي التوقيع الطيفي) بالإضافة إلى بيانات وصفية للمشهد.
اسمح للمستخدمين بتنزيل البيانات أو مشاركتها بتنسيق مفيد (مثل csv).
هذه ليست سوى بعض الوظائف التي يمكن أن تؤديها أداةك. لا تتردد في الإبداع وإضافة وظائف موسعة لإنشاء تطبيق أكثر فعالية وتكاملاً!
الاعتبارات المحتملة
يمكنك (ولكن ليس مطلوبًا منك) مراعاة ما يلي:
الاستخدام وإمكانية الوصول: فكر في كيفية ضمان إمكانية تحسين تطبيقك وتجاوبه مع الأجهزة المحمولة. لا تنسَ الانتباه إلى أوقات التحميل واتباع متطلبات الامتثال الأساسية 508.
تحديد الموقع: يمكن أن تسمح أداة المستخدمين بتحديد موقع مستهدف بناءً على موقعهم الحالي أو تحديد مواقع متعددة قبل الدخول إلى الحقل حيث قد تكون خدمة الهاتف المحمول ضعيفة أو غير موجودة.
الموقع المستهدف: يمثل الموقع المستهدف موقع البكسل المستهدف الذي حدده المستخدم. يمكن أن تتضمن أداة المستخدم خريطة أساسية مرجعية (انظر موارد رسم الخرائط المدرجة في الموارد) والسماح للمستخدم بتحديد الموقع المستهدف إما عن طريق إدخال خطوط العرض والطول أو اسم المكان أو عن طريق وضع دبوس على الخريطة. انظر المثال أدناه.
تعيين الموقع باستخدام بكسل الهدف: كما هو موضح في صورة المثال أدناه، يمكن لأداتك عرض:
بكسل الهدف داخل خريطة شبكة مرجعية مكونة من 3 × 3 بكسل تحيط بالبكسل الهدف.
بيانات وصف المشهد Landsat.
بيانات SR في شكل رسومي.
امتدادات مشاهد Landsat (WRS-2): يبلغ طول كل مشهد Landsat 185 كيلومترًا (115 ميلاً) في 180 كيلومترًا (112 ميلاً) ويتم ترتيبه في مسارات وصفوف بناءً على نظام المرجع العالمي 2 (WRS-2). يتم فصل المسارات إلى صفوف بناءً على خطوط العرض حيث تتحرك أقمار Landsat الصناعية على طول مسار شبه عمودي من القطب إلى القطب في مسار تنازلي (نهاري). تعرض أداة اقتناء Landsat التابعة للمسح الجيولوجي الأمريكي (USGS) (انظر موارد تتبع الأقمار الصناعية في الموارد) تقويم اقتناء Landsat وعمليات الاستحواذ المعلقة على Landsat وتوفر خيارًا لتحويل مسارات وصفوف WRS إلى نقاط عرض وطول.
عمليات الاستحواذ على Landsat: يدور Landsat 8 وLandsat 9 حول الأرض على ارتفاع 705 كيلومتر (438 ميل). ويكمل كل قمر صناعي مداره بالكامل كل 99 دقيقة، ويكمل حوالي 14 مدارًا كاملاً كل يوم، ويعبر خط الاستواء في الساعة 10:00 صباحًا ± 15 دقيقة (التوقيت المحلي المتوسط)، ويعبر كل نقطة على الأرض مرة واحدة كل 16 يومًا. توفر القياسات المجمعة من Landsat 8 وLandsat 9 قياسات متكررة على نفس الموقع كل 8 أيام.
أوقات معالجة البيانات: فكر في كيفية تمكن تطبيقك من الجمع بين قدرة أدوات الاستحواذ على Landsat وأدوات معالجة البيانات لاستخلاص قيم SR لمواقع مستهدفة محددة. تصبح مشاهد Landsat 8 وLandsat 9 المكتسبة حديثًا من المستوى 1 متاحة للتنزيل عادةً بعد أقل من 12 ساعة من اكتساب البيانات. تتوفر منتجات USGS Level-2 SR في غضون 3 أيام لـ Landsat 9 وفي غضون 4 إلى 11 يومًا لـ Landsat 8. لمزيد من المعلومات، يمكنك الوصول إلى الجدول الزمني للجيل الثاني من مجموعة Landsat (انظر الموارد).
وظيفة إضافية - Harmonized Landsat Sentinel-2 (انظر الموارد): يمكن لتطبيق أكثر قوة أن يسمح للمستخدمين بالحصول على بيانات Sentinel-2 التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية. إن توحيد بيانات Landsat وSentinel-2 له أهمية قصوى للمجتمع العلمي. يوفر مشروع Harmonized Landsat Sentinel-2 (HLS) بيانات انعكاس سطحية متسقة (SR) من Operational Land Imager (OLI) على متن الأقمار الصناعية المشتركة بين NASA/USGS Landsat 8 وLandsat 9 وMulti-Spectral Instrument (MSI) على متن الأقمار الصناعية الأوروبية Copernicus Sentinel-2A وSentinel-2B. تتيح القياسات المجمعة إجراء ملاحظات عالمية للأرض كل يومين إلى ثلاثة أيام بدقة مكانية تبلغ 30 مترًا. يتم تقسيم منتجات HLSS30 وHLSL30 إلى نفس الدقة ونظام مرجع الشبكة العسكرية (MGRS) ويمكن "تكديسها" لتحليل السلاسل الزمنية.
للحصول على البيانات والموارد المتعلقة بهذا التحدي، راجع علامة التبويب "الموارد" في أعلى الصفحة. قد تتم إضافة المزيد من الموارد قبل بدء الهاكاثون.
الخلفية
لقد عمل برنامج Landsat، الذي تديره وكالة ناسا وهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية، على تحسين فهمنا لأنظمة الأرض، وساعد في مراقبة التغير البيئي، واتخاذ قرارات مستنيرة بشأن الموارد الطبيعية لكوكبنا. يوفر أرشيف بيانات Landsat أطول سجل مستمر تم استشعاره عن بعد لقياسات متعددة الأطياف ومعايرة بدقة عالية ودقة مكانية متوسطة (15 ⎼ 100 م) لسطح الأرض. تقدم أحدث مهمتين، Landsat 8 (التي أُطلقت في عام 2013) وLandsat 9 (التي أُطلقت في عام 2021)، تغطية كاملة لسطح الأرض كل ثمانية أيام.
توفر البيانات المجانية والمفتوحة من Landsat أكثر من خمسين عامًا من عمليات الرصد الأرضية المستندة إلى الأقمار الصناعية لإشراك أفراد الجمهور وتمكينهم من معرفة كيفية تغير الأرض. على سبيل المثال، يمكن للطلاب مقارنة بيانات Landsat بالقياسات الطيفية الأرضية من خلال أدوات تعليمية منخفضة التكلفة يصنعونها بأنفسهم (على سبيل المثال، مطياف STELLA للتعليم العلمي والتكنولوجي لتقييم الأرض/الحياة). إن مقارنة القياسات الأرضية ببيانات Landsat يمكن أن تساعد الطلاب على ربط ملاحظات الأقمار الصناعية بالمناظر الطبيعية، وتعزيز تعليم الاستشعار عن بعد، وتنمية فهم التحقق من صحة البيانات. التحقق هو عملية تقييم دقة البيانات المستمدة من الأقمار الصناعية من خلال المقارنات مع بيانات مرجعية أرضية. تضمن هذه الممارسة أن القياسات التي تم جمعها بواسطة أجهزة استشعار فضائية تمثل بدقة ما يحدث على الأرض. يعد التحقق مكونًا أساسيًا لأي برنامج لمراقبة الأرض لأنه يتيح التحقق المستقل من القياسات الفيزيائية.
لمقارنة البيانات الطيفية الأرضية ببيانات Landsat، من الضروري معرفة متى سيمر Landsat فوق منطقة أرضية معينة. إن التطبيق الذي يخطر المستخدمين عندما يمر Landsat فوق منطقة محددة ويسمح لهم بتنزيل بيانات Landsat الطيفية المقابلة يمكن أن يلهم أنشطة التعلم التجريبي لتشجيع الاستكشاف العلمي، وتعزيز مهارات التفكير المتعدد التخصصات والمكاني، وتمكين الأفراد من أن يصبحوا مواطنين عالميين مطلعين.
وبينما يمكن أن يعمل مثل هذا التطبيق في المقام الأول كأداة تعليمية، فإنه يمكن أن يدعم أيضًا العلماء والعلماء المواطنين ومديري الأراضي. على سبيل المثال، يمكن أن يسهل الحصول على قياسات Landsat SR في الوقت الفعلي تقريبًا، والتي يمكن الوصول إليها وتنزيلها وتطبيقها من قبل مستخدمي بيانات Landsat الآخرين. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لهذا التطبيق دعم العلماء في جمع بيانات مرجعية أرضية لمزيد من التحقق من صحة بيانات Landsat.
الأهداف
يتمثل التحدي الخاص بك في تطوير تطبيق سهل الاستخدام قائم على الويب يدعم مقارنة الملاحظات الأرضية ببيانات Landsat من خلال السماح للمستخدمين بتحديد موقع مستهدف، وتلقي إشعارات عندما يمر Landsat فوق هذا الموقع، ثم الوصول إلى بيانات Landsat SR المقابلة وعرضها.
فكر في كيفية تمكن أداتك من:
السماح للمستخدمين بتحديد موقع الهدف. هل سيحددون اسم المكان وخط العرض وخط الطول، أم سيختارون موقعًا على الخريطة؟
تحديد وقت مرور قمر صناعي Landsat فوق موقع الهدف المحدد.
تمكين المستخدمين من تحديد المهلة الزمنية المناسبة للإشعارات حول وقت المرور وطريقة الإشعار.
عرض شبكة 3x3 تتضمن إجمالي 9 بكسلات Landsat متمركزة حول الموقع المحدد من قبل المستخدم (بكسل الهدف).
تحديد مشهد Landsat الذي يحتوي على بكسل الهدف باستخدام نظام المرجع العالمي 2 (WRS-2) وعرض مدى مشهد Landsat على الخريطة.
السماح للمستخدمين بتحديد حد لتغطية السحب (على سبيل المثال، إرجاع البيانات فقط مع أقل من 15% من غطاء السحب الأرضي).
السماح للمستخدمين بتحديد ما إذا كانوا يريدون الوصول فقط إلى أحدث عملية استحواذ من Landsat أو عمليات الاستحواذ التي تمتد على فترة زمنية معينة.
احصل على بيانات وصفية للمشهد مثل القمر الصناعي الذي تم التقاط الصورة منه، والتاريخ، والوقت، وخط العرض/الطول، ومسار نظام المرجع العالمي والصف، ونسبة الغطاء السحابي، وجودة الصورة.
قم بالوصول إلى قيم بيانات Landsat SR واحصل عليها (وربما عرض بيانات درجة حرارة السطح من نطاقات الأشعة تحت الحمراء الحرارية) للبكسل المستهدف من خلال الاستفادة من كتالوجات بيانات السحابة والتطبيقات الموجودة.
قم بعرض رسم بياني لبيانات Landsat SR على طول الطيف (أي التوقيع الطيفي) بالإضافة إلى بيانات وصفية للمشهد.
اسمح للمستخدمين بتنزيل البيانات أو مشاركتها بتنسيق مفيد (مثل csv).
هذه ليست سوى بعض الوظائف التي يمكن أن تؤديها أداةك. لا تتردد في الإبداع وإضافة وظائف موسعة لإنشاء تطبيق أكثر فعالية وتكاملاً!
الاعتبارات المحتملة
يمكنك (ولكن ليس مطلوبًا منك) مراعاة ما يلي:
للحصول على البيانات والموارد المتعلقة بهذا التحدي، راجع علامة التبويب "الموارد" في أعلى الصفحة. قد تتم إضافة المزيد من الموارد قبل بدء الهاكاثون.
لا توجد أفكار حالياً.