Az Ukrajna elleni teljes körű orosz invázió áldozatai között van Kelet-Európa legfontosabb ökoszisztémái: Ukrajna erdői és védett területei.
A kár teljes mértéke azonban nem ismert. Ezért dobunk piacra egy új eszközt, amely segít a nyílt forráskódú kutatóknak messziről követni a pusztulást.
2022 szeptemberében ukrán környezetkutatók felkeresték a nemzeti parkokat – jobban ellenállnak az éghajlatváltozásnak, mint a mesterséges telepítések, és támogatják a létfontosságú biológiai sokféleséget –, hogy felmérjék az erdőket és a vadon élő állatokat ért károkat. Az első leletek kitört fákat, az árokás következtében megsérült gyökérrendszereket és a védett területeken szétszórt fel nem robbant lőszereket tártak fel.
„Az erdők sokat szenvedtek a fronton… hatalmas erdőterületeket bányásznak ki” – Yehor Hrynyk, az Ukrán Természetvédelmi Csoport környezetvédelmi kampányosa a Bellingcatnek. mondta
De Ukrajna hatalmas nemzeti parkjainak, hegyvidéki régióinak és erdős területeinek nagy része megközelíthetetlen a helyszíni környezeti megfigyeléshez.
Itt jönnek be a nyílt forráskódú technikák.
Az OSINT erdőterület nyomkövető
Elindítottuk az „OSINT Forest Area Tracker” nevű programot, amely a Google Earth Engine-ben található. Eszközünk összehasonlítja a Sentinel-2 műhold által gyűjtött adatokat, amely érzékeli az infravörös hullámhossz változásait, és felhasználható az erdők egészségi állapotának tanulmányozására.
Az eszköz feltárja a szárazföldi rendellenes változások mértékét és intenzitását. Ez leszűkíti az ukrajnai környezeti károkkal foglalkozó kutatók keresési területeit.
Hogy a nem befolyásolja ezeknek a változásoknak az okát, ami tulajdonképpen azt jelenti, hogy kulcsfontosságú, hogy megerősítő bizonyítékokat találjunk más forrásokból.
Az eszköz a normalizált égési arány (NBR) indexet használja az égés súlyosságának becslésére.
A kutatók az eszköz segítségével egyéni dátumtartományokat is kiválaszthatnak az érdeklődésre számot tartó földrajzi helyekhez.
Mivel Ukrajna hivatalos adatbázisa a védett területekről több mint 7500 lelőhelyet tartalmaz, úgy döntöttünk, hogy nem vizsgáljuk meg mindegyiket – köztük vannak botanikus kertek, városi parkok és régészeti lelőhelyek. Ez a lista az ország távoli nyugati részén található számos olyan területet tartalmaz, ahol nem tapasztalt heves konfliktusokat.
Ezért 16 olyan területet választottunk ki, ahol a legtöbb észlelt tüzet jellemeztük a háború első évében, a Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) adatai alapján. olvashat bővebben ) A MODIS egy olyan szenzor, amely lehetővé teszi a műholdak számára a termikus anomáliák észlelését, beleértve az aktív háborús övezetekben keletkezett tüzeket is (A VIIRS-sel együtt a MODIS-adatok elérhetők a FIRMS rendszeren; a nyílt forráskódú kutatók számára A Svyati Hory Nemzeti Parkot is hozzáadtuk a harcokhoz való közelsége miatt.
Az eszköz egy legördülő listát tartalmaz előre beállított területekről az ország egész területéről, amely magában foglalja a katonai tevékenység közelében lévő területeket is. Ezekre az előre beállított területekre rövidítésük utal, például a Svyati Hory Nemzeti Park SHNP. található Ezeknek a rövidítéseknek a teljes listája az eszköz GitHub oldalán .
Ha a kutatókat az országnak a legördülő menüben nem szereplő területei érdeklik, a koordinátákat manuálisan is megadhatja.
Míg az új eszköz alap szerint Ukrajnára új eszköz értelmezés, az általa alkalmazott értelmezés a világ más részein is lehetne elemezni.
A Svyati Hory erdőkben keletkezett károk
Az eszköz működésének bemutatásához tekintsük fel a Szvjati Hori Nemzeti Parkot, amely Kelet-Ukrajna védett területe.
Ez az erdős terület, más néven a Szent-hegység Nemzeti Park, donyecki régió északi részén, a harkovi és a luhanszki régiók határai közelében, dombok között fekszik. Híres a Szvjatohirszki Lavra kolostorról , amely a Sziverszkij-Donyec folyó mentén fekszik – amely több hónapon át megosztotta az orosz és az ukrán erőket az ukrán ellentámadásig.
2022-ban az Ukrán Természetvédelmi Csoport (UNCG) aggodalmát fejezte ki a harcok ebben a régióban gyakorolt hatása miatt. Mit tud tehát elmondani nekünk az OSINT Forest Area Tracker erről?
A 2021-es invázió előtti és a 2022-es invázió alatti adatok összehasonlításával kereshetjük az erdőt érő lehetséges károkat. Ez a legjobb, ha ugyanazokat az időszakokat hasonlítjuk össze, hogy vegyük az évszakos változásokat. Nem akarjuk a 2021-es ukrajnai nyarat a következő év telével összehasonlítani – a növényzet és a lombkorona fegyveres konfliktus nélkül sem lenne összehasonlítható.
Az alábbi képen látható az NBR (dNBR) különbsége 2021. június 1. és 2021. szeptember 20. között 2022 azonos időszakához képest.
Hogyan működik az eszköz
Az OSINT Forest Area Tracker a Google Earth Engine-en fut, egy térinformatikai platformon, amelyből az adatok lehetővé teszik a kutatók számára a távérzékelési elemzést számos műholdas forrásból származó adatkészletek importálásával. Ide tartoznak a valódi színű képek, valamint az infravörös hullámhosszokat reprezentáló színek, amelyek leképezhetők a Föld felszínére. Ezek a különböző adatkészletek olyan jellemzők széles körének vizsgálatára alkalmasak, mint például a hőmérséklet vagy a nedvesség, ami a szabványos fényképeket nem látja olyan könnyen.
Sentinel-2 műhold és a normalizált égési arány kiszámítása
A Forest Tracker által használt adatok a Sentinel-2 műholdtól származnak, amely a közeli infravörös (NIR) és a rövidhullámú infravörös (SWIR) sávokat gyűjti, amikor a Föld körül keringenek. Ha egy területet leégetnek, a NIR reflexió a növényzet elvesztése miatt csökken, míg a SWIR sáv növekszik.
A normalizált égési arányt számítás (NIR – SWIR) / (NIR + SWIR). Az ábra 1 és -1 között mozog, a negatív értékek égett területeket vagy sérüléseket jeleznek. Ezért a magas NBR érték (zöld pixelekkel jelezve) egészséges növényzetet jelezhet, míg az alacsony (piros pixelek) csupasz talajt vagy leégett területeket.
Azért mondjuk „lehet”, mert nem csak a tüzek befolyásolják az NBR eredményeket. Az aszály, a fakitermelés és az éghajlati viszonyok szintén képesek az NBR változásaihoz. Ez az oka annak, hogy az „elégetlen” kifejezést a szövegkörnyezetben kell érteni, és nem szabad mindig szó szerint érteni.
Az eszköz úgy készült, hogy csak olyan területek adatait jelenítse meg, ahol várható erdőket talál, és kizárja azokat a területeket, amelyekben az NBR nem hatékony, például épületek és utak. Ezt úgy érik el, hogy csak azokon a területeken jelenítik meg az értékeket, amelyeket a Dynamic World adatkészlet erdősítettnek minősített – még a fent említett védett területek határain belül is.
Ha a megállapításokat más módszerekkel, például közösségi média jelentésekkel, valódi színű műholdképekkel, tűzesetekkel vagy helyi tanúvallomásokkal erősítik meg, alátámaszthatják a negatív NBR-arány mögött meghúzódó okot.
Ez az oka annak, hogy az eszköz önmagában nem ad választ arra, hogy egy terület miért változott meg, de meg tudja mondani, hol keresse. Legjobb más kutatási módszerekkel együtt használni.
„Előtte” és „utana” létrehozása és időkeretek összehasonlítása
Az eszköz kiszámítja az NBR-t egy „előtte” és „utana” képgyűjteményhez. kijelzői a delta normalizált égési arányt (dNBR); A delta a két adatpont közötti különbségre utal. A dNBR segítségével megállapíthatjuk az erdők változásának mértékét két időkeret között.
Az ehhez kívánt jobb időkeret az alábbi eszköz oldali oszlopában összehasonlító ki. Fontos az összehasonlításhoz időszakokat kiadásani – ez lehetővé teszi az eszköz számára, hogy a nagyobb pontosság érdekében a műholdas távérzékelési adatok szélesebb skálájából merítsen.
Nagyobb problémákat adott jobb bizonyítékot a rendellenes változásokra, mint a rendszeres változásokra, mint például a mezőgazdasági szántása vagy a lombhullató erdők fatakarójának elvesztése télen.
Lehetséges, különösen a téli hónapokban, hogy az elemzésre szánt nagy területeket eltakarják a felhők. nevezett technikát Az eszköz fejlesztése során a maszkolásnak alkalmazzák az eredmények felhőinterferenciájának minimalizálására.
A Google Earth Engine azt is lehetővé teszi, hogy ezt a módszert több műholdról, köztük a Landsatról származó adatokkal is lehessen használni. Eszközünk azonban a Sentinel-2 műholdra támaszkodik, mivel az átlagos friss adatok rendelkezésre állnak az importáláshoz, téve az elmúlt hónapok eseményeinek elemzését.
A Sentinel-2 műhold ezen paraméterei lehetővé teszik, hogy olyan térképet készítsünk, amely a BR-t mutatja olyan színek képével, amelyek az erdős területek különböző szintű pusztítását jelzik.
olvashat bővebben Az eszközről és az NBR-indexről a GitHub-tárhelyen .
Amint azt a nagyítással is láthatja, a Svyati Hori Nemzeti Park fent látható eredményei kiterjedt területeket tartalmaznak, úgy tűnik, hogy súlyos erdőzavarokat mutatnak. Jegyezze fel a vörös képpontokat a vizsgált terület déli szélén.
A vörös és lila képpontok különösen erősen sújtott területeket mutatnak alacsony dNBR-értékkel, különösen a Sziverszkij-Donyec folyó közelében. Az ok azonban meg nem erősített; ez égetésre és erdőirtásra utalhat. 2022 augusztusának elején a nyílt forráskódú kutatók kiterjedt lövedékeket határoztak meg ugyanazon folyó közelében.
Eredményeinket tovább ellenőrizhetjük ugyanazon elemzés lefuttatásával, de a 2022-es és 2021-es összehasonlítás helyett a 2022-es évet a 2020-as és a 2019-es évekkel hasonlíthatjuk össze.
Az eredmények ugyanazt a mintát követik, amely a nemzeti park nagy részének kiterjedt zavarására utal.
Ezek az eredmények még hosszabb távú értékelést adnak az erdő egészségi állapotáról. Azt is jelzik, hogy az erdőben tapasztalható változások mértéke valóban rendellenes.
A néhány hónapon belül összegyűjtött távérzékelési műholdadatok csoportjait összehasonlítva az alkalmazás segítségével megtekinthetjük a tüzek vagy erdőkárok közvetlenebb hatását is.
Az alábbi képernyőképen például egy 2022. április 1. és 2022. április 20. közötti képgyűjtemény összehasonlítása látható egy mindössze két hónappal később, június 1. és június 30. között.
Kevesebb pirosat látni, mint az előző összehasonlításban, különösen a Siversyi Donets folyó menti védett terület legdélibb szélén. Ez nem jelenti azt, hogy a terület változatlan, hanem a változások mértéke minimális a vizsgált rövid időszakban.
Lyman városától délre egy védett területen sárga és narancssárga színek láthatók.
Egy ilyen rövid időn belüli anomális mérsékelt vagy súlyos változás könnyebben tulajdonítható konkrét oknak.
Valójában, ha ugyanazt a területet nézzük a MODIS-on, a tűzesetek adatai azt mutatják, hogy 2022 májusa körül számos tüzet észleltek a Svyati Hory Nemzeti Parkban és környékén. Ezen területek közül több egybeesik a fenti képen látható sárga és narancssárga területekkel.
Ezen területek egyikének műholdas felvételeken történő ellenőrzése a MODIS-ban látható dátumokon vizuálisan jelzi az erdős területeken keletkezett tüzeket.
Ebben az esetben az eszköz megmutatta, hogy merre nézzünk, Ukrajna teljes területének leszűkítve a kiválasztott védett területekre, majd azon területek valamelyikének egy meghatározott részére, ahol rendellenes változásokat tapasztaltunk.
Ismétlem, ezeknek a tüzeknek az oka nem állapítható meg önmagában ezzel az eszközzel, és előfordulhat, hogy más nyílt forráskódú anyagokkal vagy helyszíni jelentésekkel kell megállapítani.
Tűz a Kinburn-nyárszon
A Sviaty Hory erdőkben okozott károkat úgy fedezték fel, hogy először átkutatták a védett területet ezzel az eszközzel, majd ellenőrizték a MODIS-t és a műholdfelvételeket. Az eszköz azonban akkor is hasznos, ha a kutató már tudja, hol kell keresnie, és igyekszik ellenőrizni az adott védett területet ért károkról szóló állításokat.
Az Eyes On Russia , a Center for Information Resilience által vezetett konfliktusfigyelő projekt a Bellingcat közreműködésével a közösségi médiából származó felvételek elemzésével ellenőrzi a támadásokat, csapatmozgásokat és csatákat. Kutatói nyílt forráskódú információk alapján már több ezer incidenst igazoltak az orosz ukrajnai invázió során.
Az Eyes on Russia adatkészlet importálásával a QGIS, egy ingyenes nyílt forráskódú földrajzi információs rendszer (GIS) alkalmazásba elemezhetjük, hogy mely ellenőrzött konfliktusesemények történtek védett területeken belül vagy azok közelében. Ezt úgy tehetjük meg, hogy a QGIS-ben lefuttatunk egy „számítási pont a sokszögben számítást”, amely megszámolja az egyes védett területeken belüli földrajzi pontok számát – jelen esetben a konfliktusesemények helyszíneit.
Ehhez az elemzéshez egy kilométeres puffert hoztunk létre a védett területek peremén, hogy rögzítsük a közelben esetlegesen bekövetkezett konfliktuseseményeket. Előfordulhat, hogy egyes események földrajzi elhelyezkedése közvetlenül egy nemzeti parkon kívül történt, de a tevékenységeknek ezeken a területeken is lehetett hatása, mint például a futótüzek terjedése vagy az árkok ásása.
A háború első évében a legtöbb igazolt konfliktusos esemény a Dnyeper-torkolat környékén volt, Herszon városához közel. A terület a Fekete-tenger felé tartó folyó mentén és körül húzódik.
A dél-ukrajnai Kinburn-félsziget a Dnyeper folyó torkolatánál fekszik. Ez egy jelentős stratégiai jelentőségű terület , tekintettel a Fekete-tengerhez és Mikolaiv kikötőjéhez. Környezetvédelmi szempontból is fontos terület, ahol a Fekete-tengeri bioszféra és a Szvjatoszlav Nemzeti Természeti Park Elefántcsontpartja található.
Az Eyes On Russia konfliktusfigyelő csoport által összegyűjtött konfliktusesemények nyilvánosan elérhető adatainak áttekintésével látható, hogy hol történtek tüzek, és hogy van-e összefüggés az ellenségeskedés és a környezetvédett területeken okozott károk között. Az OSINT Forest Area Tracker lehetővé teszi számunkra, hogy felmérjük a katonai szerepvállalásokkal való lehetséges kapcsolatokat és azok hatását a védett területekre rövidebb időkeretekben.
2022 júliusának végén az Eyes on Russia csapata ellenőrizte a nyílt forráskódú képeket, amelyek ágyúzást mutattak. A Telegram-bejegyzés több képet is tartalmazott a lángokban álló fákról, amelyeket állításuk szerint ágyúzások okoztak.
„Július 30-án, körülbelül 11:00 órától a Kinburn-köpenyt módszeres tüzérségi tüznek vetették alá: 3-4 támadás egy ponton… Az erdő szinte azonnal kigyulladt.”
Az OSINT Damaged Area Trackerben a dNBR leolvasások használata lehetővé teszi számunkra, hogy azt is megnézzük, mely területek szenvedték a legsúlyosabb károkat ebben a védett régióban.
Ha összehasonlítjuk a 2022. július 1. és 2022. július 20., valamint a 2022. augusztus 10. és 2022. augusztus 30. közötti képeket, az eszköz azt mutatja, hogy a támadásokat követően alacsony vagy közepes égési súlyosságú területek jelentek meg ezen a védett területen. Ezek az alábbiakban látható sárga és narancssárga területek.
Jövő fejlesztés
Svyati Hory esetében az eszköz egy védett területen olyan károkat azonosított, amelyek további vizsgálatot érdemelnek. A Kinburn Spit esetében lehetővé tette számunkra, hogy tovább ellenőrizzük a meglévő nyílt forráskódú állításokat egy erdőben kárt okozó támadásról – ezzel is gazdagítva a kár mértékére vonatkozó ismereteinket, amelyek a valódi színes műholdfelvételeken kevésbé voltak láthatóak. .
Mindazonáltal mindkét eset azt mutatja, hogy fontos az eszköz eredményeit más forrásokkal is megerősíteni, mielőtt következtetéseket vonnánk le az ilyen károsodás okairól.
A szerző továbbra is finomítja és javítja ezt az eszközt, hogy jobban megértse Ukrajna számos védett területét ért kár mértékét. Várjuk a visszajelzéseket vagy a fejlesztési javaslatokat.