Изменилось на снимке — не значит изменилось на земле
Задача звучит обманчиво просто: есть снимок за прошлый месяц и снимок за этот, найдите разницу. Первая же наивная реализация выдает разницу почти везде.
Причины никак не связаны с реальными событиями на земле:
- солнце стояло под другим углом — тени легли иначе;
- сменился сезон, поле сжали, лес поменял цвет;
- прошел дождь, и влажная почва выглядит темнее;
- спутник снимал под другим углом, высокие объекты сместились;
- другой сенсор с другой калибровкой цвета;
- тонкая дымка, которую не поймала маска облачности.
Аналитик, получивший такую выдачу, закрывает систему через день. Поэтому весь проект — про отсев, и заявленные 71% снижения ложных находок и есть его основной результат.
Сравниваем не картинки
Первый шаг — привести снимки к сопоставимому виду: геометрическая привязка с точностью до долей пикселя, нормализация освещенности, маски облаков и их теней. Мусор, попавший в сравнение на этом этапе, дальше не отфильтровать.
Второй шаг — перейти от яркости пикселей к содержанию. Сравниваются характеристики покрытия: что тут было и что стало — вода, растительность, застройка, открытый грунт. Такое сравнение равнодушно к тому, что трава летом ярче, и реагирует на то, что на месте травы появилась дорога.
Сезон — не изменение, если он ожидаемый
Отдельный класс ложных срабатываний — регулярные годовые циклы: разлив, сев, уборка, листопад. Формально изменение произошло, содержательно оно ожидаемо.
Поэтому в системе есть представление о норме для конкретного участка в конкретное время года, построенное по многолетней истории наблюдений. Изменение считается находкой, когда оно выбивается из этой нормы. Это же дает возможность ловить обратное — отсутствие ожидаемого изменения, что само по себе бывает важным сигналом.
Аналитик физически не может смотреть все
При покрытии в сотни тысяч квадратных километров даже отфильтрованных находок остается больше, чем человеко-часов. Значит, нужен порядок просмотра.
Находки ранжируются: площадь, тип перехода (появление застройки на сельхозземле важнее, чем изменение оттенка воды), близость к охраняемым объектам и границам, уверенность модели. Аналитик работает сверху вниз и останавливается там, где заканчивается его время, — при этом он гарантированно посмотрел самое существенное.
Каждое его решение возвращается в систему меткой. Через несколько месяцев такой работы фильтр ложных срабатываний обучается уже на реальных предпочтениях этой конкретной службы.
Сутки от съемки до находок
Срок определяется не скоростью моделей, а конвейером: получение снимка, предобработка, разбиение на фрагменты, обработка, сборка результата, доставка в рабочее место аналитика. Обработка идет фрагментами, что позволяет распараллеливать ее и не ждать полной сцены.
Здесь важно, что скорость измеряется от момента съемки. Отсчет от появления данных на диске дает совсем другую цифру. Разница между этими двумя точками отсчета иногда достигает суток, и подрядчики любят ее не упоминать.
Что определяет предел возможного
Разрешение снимка. Объект меньше нескольких пикселей не обнаруживается никакой моделью — его просто нет в данных. Из этого следует прямая связь между задачей и стоимостью: мониторинг вырубок и строительства решается на общедоступной съемке, а отслеживание отдельных объектов требует коммерческих снимков высокого разрешения и другого бюджета.
Мы проговариваем это на первой встрече, потому что ожидание «увидим все» — самая частая причина разочарования в спутниковом мониторинге.
Проверять находки надо на земле
Любой мониторинг такого рода работает в паре с наземной проверкой. Мы отдельно выстроили обратную петлю: находка, проверенная инспектором, возвращается в систему с исходом — подтвердилось, не подтвердилось, подтвердилось частично. Без этой петли качество мониторинга остается предметом веры.
Через несколько месяцев такая обратная связь дает то, чего не купить ни за какие деньги, — выборку из реальных подтвержденных случаев по конкретному региону, с его типами застройки, рельефом и сельхозоборотом. Именно на ней фильтр ложных находок становится точным для этой службы, а не для абстрактной местности.
Чего спутник не расскажет
- Постоянная облачность в регионе означает разрежение серии наблюдений; частота съемки перестает быть той, что записана в договоре со спутниковым оператором.
- Ночь и полярная зима — только радарная съемка, это отдельная технология и отдельный проект.
- Определение назначения объекта по снимку ограничено: система видит появление строения, но не его назначение.
- Юридическая значимость находки: результат мониторинга — основание для проверки, а не доказательство само по себе.
Направления рядом — компьютерное зрение, аналитика данных и эксплуатация ML-конвейеров.