Fotografi, ki razvijajo satelitske slike

Tehnologija za učinkovito obdelavo velike količine satelitskih podatkov slovenskega podjetja Sinergise je med najboljšimi, kar sta prepoznali tudi Evropska vesoljska agencija in evropska komisija. Sinergise tako sodeluje pri najnovejšem projektu za vzpostavitev sistema za shranjevanje, procesiranje in distribucijo podatkov sistema za opazovanje zemlje Copernicus, katerega skupna vrednost znaša 150 milijonov evrov.

Evropa je s sistemom Copernicus postavila vrhunsko mrežo satelitov za opazovanje Zemlje, vendar je to le prvi korak, za končne uporabnike – od držav do posameznikov – je ključna ustrezna obdelava surovih satelitskih posnetkov. »Ti podatki so javno dostopni in do zdaj je sistem deloval tako, da so jih uporabniki shranili lokalno in jih tam obdelovali. Po prenovi pa bo sistem uporabnikom bolj prijazen in podatki bodo dostopni nemudoma na več načinov – bodisi le za pregledovanje ali pa za integracijo v druga orodja,« pojasnjuje Grega Milčinski, direktor podjetja Sinergise, ki bo v projektu poskrbelo za procesiranje podatkov. »Drugi evropski partnerji bodo zgradili infrastrukturo za shranjevanje podatkov, mi pa bomo z našo tehnologijo sentinel hub omogočali učinkovito obdelavo.«

Sistem Copernicus Data Space Ecosystem bo za uporabnike brezplačen. »Evropa želi, da se bistveno povečata količina in način uporabe satelitskih podatkov. Naša naloga pa je, da bo posameznikom in organizacijam sistem čim lažje dostopen in prijazen.«

Razviti želimo tehnologijo, ki bo lahko na tedenski ravni spremljala dogajanje po vsem svetu. Vsi potrebni elementi so na voljo, pravi Grega Milčinski, direktor podjetja Sinergise. FOTO: Leon Vidic

Sinergisovo glavno sredstvo za dosego tega cilja je programsko orodje sentinel hub. »Če so satelitski posnetki kot negativi iz starih fotografov, je sentinel hub 'fotograf', ki slike razvije,« program slikovito opiše Matic Lubej, podatkovni znanstvenik pri podjetju.

»Vesoljske agencije podatke dostavijo v surovi obliki, ki je za večino uporabnikov težko razumljiva oziroma je njihova uporaba za namene od interaktivnih prikazov do statističnih analiz zamudna in dostopna le majhnemu številu strokovnjakov. Sentinel hub te podatke pretvori v enoten format, ki je laže dojemljiv in v nekaj sekundah dostopen, hkrati pa posamezne posnetke zlepi v celovite globalne slike in jih uredi po datumu. S tako pripravljenimi podatki je precej bolj enostavno izvajati analize s strojnim učenjem, saj se razvijalci lahko osredotočijo na reševanje jedra problema in ne izgubljajo časa s prenašanjem datotek ali arhiviranjem podatkov. Med prvimi koraki se po navadi znajde čiščenje oblakov in njihovih senc, potem pa hitro postane odvisno od primera do primera,« pojasnjuje Milčinski.

S programom ustvarjajo končne produkte za uporabnike, kot je njihov EO browser, ki je podoben aplikaciji google earth. »S to razliko, da naš brskalnik omogoča dostop do časovno različnih podatkov, torej nekakšno zgodovino, kaj se je z območjem dogajalo, medtem ko google ponuja le eno sliko, ki pa je resolucijsko bolj natančna. Sicer pa sentinel hub omogoča tudi druge aplikacije, denimo specifične za kmetijstvo, infrastrukturo in drugo,« razlaga Milčinski.

Tridimenzionalna slika gore Ararat v Turčiji (januar 2023) Foto Copernicus/Sentinel Hub/Pierre Markuse

Bolje kot drugi

Začetki podjetja Sinergise segajo v leto 2003, ko je znotraj drugega slovenskega visokotehnološkega podjetja Cosylab zrasla skupina, ki se je ukvarjala z geoinformacijskimi sistemi. Leta 2008 so začeli lastno zgodbo, toda, kot pravi Milčinski, s Cosylabom ohranjajo tesne poslovne stike. Svoje znanje in tehnologijo so osnovali in izpopolnjevali v okviru različnih projektov, predvsem za kmetijsko ministrstvo in geodetsko upravo, nato pa so svoje rešitve začeli širiti tudi zunaj slovenskih meja. »Leta 2015 smo začeli z novim produktom, saj smo ugotovili, da obstaja ogromno nadvse uporabnih satelitskih podatkov, ki jih nihče ne uporablja. Kljub večmilijardnim investicijam tako v EU kot v ZDA so podatke, kljub njihovemu neverjetnemu potencialu, uporabljali skoraj izključno v raziskovalni sferi, pa še to v omejenem obsegu. Ugotovili smo, da sta med vzroki za to kompleksnost dela z njimi in neobstoječa tehnologija za učinkovito procesiranje. Našlo se je nekaj naših zaposlenih, ki so verjeli, da lahko naredijo boljšo tehnologijo kot kdorkoli drug, in uspelo je. Začela se je zgodba z orodjem sentinel hub,« se spominja Milčinski.

Ključni podatki o našem svetu

Povezali so se z Amazonom in skupaj razvili tehnologijo, ki lahko v manj kot sekundi med več kot 50 PB podatkov poišče relevantne meritve in jih ponudi uporabnikom, nadaljuje direktor podjetja. »Naredili smo enostaven spletni pregledovalnik – EO browser, kjer smo vsakomur ponudili brezplačen dostop do teh podatkov. Takrat nas je opazila Evropska vesoljska agencija (Esa). V rokah smo imeli orodje, ki bi ga pričakovali od Googla, ne pa od majhnega podjetja iz Slovenije. Esa nas je začela aktivno podpirati, nato še evropska komisija, Nasa, avstralski prostorski zavod Geoscience Australia, južnoafriška vesoljska agencija Sansa in še številna mala in velika podjetja po vsem svetu – od kmetij v Južni Ameriki do korporacij, kot so Class, TomTom, Maxar,« našteva Milčinski in poudarja, da je k dobremu sodelovanju med podjetjem in Eso močno pripomogla slovenska delegacija pri Esi, ki deluje v okviru ministrstva za gospodarstvo. Kot pravi, pa so bili za uspeh ključni predvsem trdo, včasih tudi mučno delo, sodelovanje s pravimi partnerji in da so bili na pravem mestu ob pravem času.

Tako je v slabih 15 letih upadel nivo vode v Aralskem jezeru (slika levo je iz julija 2005, slika desno iz julija 2019). Foto Copernicus/Sentinel Hub/Monja Šebela

Praskanje po površini

Milčinski in Lubej poudarjata, da so z razvito tehnologijo na področju geografskih informacijskih sistemov in oblačnih storitev za prikaz satelitskih posnetkov pravzaprav le »popraskali po površini«.

»Več ko je podatkov na voljo, več koristi imaš lahko od njih, ampak le, če jih znaš uporabiti. Praviloma z vsako novo tehnologijo pride zraven še kup novih problemov,« poudarja Matic Lubej.

»Zdaj znamo podatke prevesti v nekaj, kar lahko interpretiramo, vendar je možna še vrsta drugih aplikacij. Mi, ki imamo podjetje z okoli 70 zaposlenimi, bomo orodja lahko pripeljali le do neke točke, nato pa jih bodo prevzela druga podjetja in izdelala aplikacije za specifična področja. Ta ekosistem želimo soustvarjati in deliti z drugimi, zato se tudi trudimo z izobraževanjem prek pisanja blogov, organiziranja webinarjev. Lep dosežek je, da naš EO browser uporablja okoli 200.000 ljudi na mesec, še pred petimi leti je satelitske slike analiziralo le nekaj tisoč ljudi. To seveda vpliva na rast uporabe sentinel huba, še pomembneje pa je, da vpliva na rast zavedanja o tem, kaj se dogaja na našem planetu. Možnost sistematičnega spremljanja dogajanja je nujna za spreminjanje vzorcev našega delovanja. Skoraj vsi državni in poslovni voditelji govorijo o tem, da moramo začeti bolje upravljati rabo zemeljskih virov. Ampak, kako lahko nekaj upravljaš, če tega ne znaš meriti?« opozarja Milčinski.

»Konkreten primer je, denimo, orodje za avtomatsko zaznavo meja parcel. Ko bo tehnologija zagotavljala zanesljive rezultate, bo to prineslo vrsto novih možnosti, ki so vezane na parcele,« navaja Lubej in dodaja, da je sentinel hub zdaj na točki, ko stabilno in zanesljivo dostavlja podatke, na raziskovalcih pa je, da jih izkoristijo. »Tu nastopi strojno učenje. Smo še zelo na začetku, kaj vse se s temi podatki lahko naredi. Slovenija je zelo dober poligon, imamo dobre odprte podatke tako za preteklost kot za sedanjost – torej dobre referenčne geografske podatke, s katerimi lahko primerjamo rezultate algoritmov strojnega učenja. Tako lahko, denimo, opazujemo spremembe v okolju. Čeprav se sicer zdi, da lahko na satelitskih posnetkih brez težav opazimo neki posek gozda, ni čisto tako, treba je namreč imeti informacijo, kaj se je na območju dogajalo, vse to je treba imeti v strukturirani obliki, da jo lahko uporabimo za strojno učenje, ki nato poenostavlja pregledovanje podatkov.«

Geološka značilnost Richat ali oko Sahare v Mavretaniji (januar 2023) Foto Copernicus/Sentinel Hub/Pierre Markuse

Grega Milčinski spomni, kako so pred leti ustanovili raziskovalno skupino fizikov, matematikov in informacijskih inženirjev, ki so se ukvarjali s tehnologijo strojnega učenja. »Veseli smo bili, ko smo uspešno in dobro prepoznali oblake, našo tehnologijo je kasneje uporabil tudi Google. Zdaj znamo dokaj dobro prepoznavati osnovne vzorce kmetijskih dejavnosti na kmetijskih površinah v celinski Evropi. Možnosti pa so neomejene. Razviti želimo tehnologijo, ki bo lahko na tedenski ravni spremljala dogajanje po vsem svetu. Vsi potrebni elementi so na voljo: brezplačni satelitski podatki, oblačna infrastruktura, splošne odprtokodne tehnologije strojnega učenja. Vse to želimo združiti v sistemu, ki bi znal povezati podatke daljinskega zaznavanja, vremenske podatke, klimatske modele in vse drugo, kar je potrebno, da bi avtomatični modeli res dobro delovali po svetu. Za zdaj je to še v povojih. Želimo si, da bi bil sistem čim bolj enostaven in poceni. Če procesiranje stane milijon evrov, tega ne bo nihče uporabljal, če bo poceni, pa bi lahko sproti spremljali, kaj se dogaja z gozdovi, ki jih izsekavajo, saj satelitske podatke o tem imamo. Na tem področju je še ogromno dela, vendar tehnologija hitro napreduje. Če je, denimo, chatgpt jezikovni model, nekega takšnega orodja na ravni daljinskega zaznavanja trenutno še ni, vendar ne bi bil presenečen, če bi v enem letu naredili pol koraka do tam, čez pet let pa bo to že nekaj povsem običajnega.«

Največji izzivi za podjetje so trenutno tehnološki: kako uporabiti tehnologije strojnega učenja, da bi iz vseh teh podatkov lahko učinkovito in pravilno ter sistematično izluščili relevantne informacije, ki bi jih institucije, podjetja in posamezniki lahko uporabili pri svojem odločanju. »Zelo zanimivo sodelovanje imamo z Agencijo RS za kmetijske trge in razvoj podeželja, in sicer v projektu proaktivno in avtomatično spremljamo vse od več kot 800.000 kmetijskih površin v Sloveniji, da bi ugotovili, ali je obdelava skladna s pravili trajnostnega razvoja,« pravi Milčinski.

Kot dodaja, so izzivi povezani tudi s podnebnimi spremembami. »Sem precej pesimističen in menim, da bomo že mi čutili resne posledice podnebnih sprememb. Jezi me, da že desetletja govorimo, da moramo nekaj narediti, naredili pa nismo nič. Mi, ki se ukvarjamo s satelitskimi posnetki, lahko dodamo košček v mozaik in prispevamo k spreminjanju delovanja ljudi. Satelitske slike so sistematične in objektivne. In v svetu, kjer nihče več nikomur ne verjame, lahko sami na lastne oči preverjamo, kako se naš planet spreminja. Le tako se bomo začeli zavedati posledic in se morebiti tudi začeli spreminjati na bolje,« poudarja Milčinski in dodaja, da satelitski posnetki lahko razkrivajo vse od čezmernega izsekavanja gozdov do umazanih rek, kamor se spirajo odplake pri proizvodnji poceni oblačil. Še kako pomembno pri tem pa je, da so podatki javno in brezplačno dostopni. Milčinski spomni, da so jih prvi omogočili v ameriškem programu satelitov Landsat, nato pa je Evropska unija predstavila progam Copernicus, v katerem s sateliti Sentinel omogočajo tako zelo dobro resolucijo podatkov kot tudi njihovo osveževanje vsakih nekaj dni za ves svet.

Uluru v Avstraliji (julij 2020) Foto Copernicus/Sentinel Hub/Matic Lubej

»Večina rešitev, tako naših kot od naših uporabnikov, temelji na podatkih satelitov Sentinel in Landsat. Evropski sateliti omogočajo dobre podatke za zadnjih nekaj let, ameriški pa so jih zbirali še prej, torej imamo vpogled v zadnja desetletja. Pred nekaj leti se je na trgu pojavilo še podjetje Planet, ki ponuja podobne komercialne podatke z boljšo resolucijo in hitrejšim osveževanjem. Z njimi zelo dobro sodelujemo in z njihovimi podatki (PlanetScope) po potrebi dopolnjujemo naše rešitve. Tu sta še Airbus in Maxar, mastodonta tega sveta, ki ponujata visokoresolucijske podatke, večinoma za obrambni sektor, a vedno bolj tudi na komercialnem področju. Sentinel hub smo toliko razvili, da lahko delamo s tako rekoč vsemi satelitskimi podatki, tako da je uporaba odvisna predvsem od potreb in razpoložljivih sredstev. Komercialni podatki namreč hitro postanejo zelo dragi. Zato je ključno, da imamo Copernicus, saj omogoča razvoj področja, ne da bi potrebovali večmilijonsko investicijo že na začetku. Za to, da se nam je uspelo prebiti na zahtevnem področju vesolja brez tveganega kapitala, gre v veliki meri zahvala EU in programu Copernicus,« poudarja Milčinski in dodaja: »Podatki satelitov Sentinel imajo sicer resolucijo deset metrov, kar pomeni, da ne moremo videti ljudi, tudi avtomobilov ne, se pa dobro vidijo polja, gozdovi, hkrati pa sateliti poleg vizualnih zbirajo tudi druge multispektralne podatke.«

Na voljo so tudi drugi podatki, od lidarskih do ortofoto posnetkov. »Več ko jih je na voljo, več koristi imaš lahko od njih, ampak le, če jih znaš uporabiti. Praviloma z vsako novo tehnologijo pride zraven še kup novih problemov,« je odkrit Lubej.

Pomanjkanje kadrov

Za vsak nov produkt so potrebni dodatno znanje in novi kadri. »To je v resnici velik problem, tako v Sloveniji kot v tujini. Strokovnjakov na področju informacijske tehnologije, podatkovne znanosti in podobno je bistveno manj, kot je potreb. Pred tremi leti smo odprli podružnico v Avstriji, tam imamo zdaj osem zaposlenih. Zanimivo, nobeden od njih ni iz Avstrije, ampak so iz Francije, Nemčije, Velike Britanije, Singapurja in Kenije,« pravi Milčinski in dodaja, da bi se v podjetju želeli širiti in rasti hitreje, vendar jih zaustavlja ravno kadrovska problematika.

»Problemi, s katerimi se ukvarjamo, so zelo zanimivi, kar nas vsaj malce rešuje, tako da lahko rastemo. Iščemo in zaposlujemo predvsem računalnikarje, fizike, matematike, geodete, geografe. Veliko zaposlenih je pri nas pravzaprav priučenih. Gre za specifično področje dela, in če se je posameznik pripravljen naučiti, je to za nas že dovolj, da ga zaposlimo,« razlaga direktor podjetja Sinergije, ki poudarja, da bo sedež družbe še naprej ostal v Sloveniji. »Tako ustanovitelji podjetja kot zaposleni se zavedamo, v kako dobrem okolju živimo. V Sloveniji imamo odlično kombinacijo razvite družbe in neokrnjene narave in tega ni enostavno najti. Ne razmišljamo o selitvi sedeža družbe, bomo pa verjetno odpirali podružnice v drugih državah ali pa se bomo povezovali z drugimi podjetji.«