Zespół naukowców z Politechniki Warszawskiej opracował innowacyjną metodę automatycznej analizy gęstości zabudowy miejskiej z wykorzystaniem satelitarnych zobrazowań radarowych SAR (Synthetic Aperture Radar). Nowe podejście może znacząco wesprzeć monitorowanie rozwoju miast oraz procesy planowania przestrzennego, zwłaszcza tam, gdzie tradycyjne zdjęcia optyczne okazują się niewystarczające.

Badania przeprowadziła dr inż. Joanna Pluto-Kossakowska z Wydziału Geodezji i Kartografii PW we współpracy z Sandhim Wangiyaną z Wydziału Elektroniki i Technik Informacyjnych. Projekt realizowano w ramach Wirtualnego Laboratorium Modelowania Geoinformacji dla Miast (VCityLab), które koncentruje się na zaawansowanych metodach analizy struktur miejskich.

Celem prac było opracowanie metodyki pozwalającej na automatyczne rozróżnianie typów zabudowy – od obszarów o wysokiej gęstości, przez tereny przemysłowe, po zieleń miejską. Analizy wykonano dla dwóch dużych europejskich metropolii: Warszawy i Londynu, wybranych ze względu na zróżnicowaną strukturę urbanistyczną. Wykorzystano dane z satelitów radarowych Sentinel-1 (pasmo C) oraz wysokorozdzielczego systemu ICEYE (pasmo X), który umożliwia obserwację powierzchni Ziemi z rozdzielczością nawet 0,5 metra – niezależnie od pory dnia i warunków pogodowych.

W badaniach porównano różne algorytmy uczenia maszynowego, w tym Random Forest i Extreme Gradient Boosting, a także głęboką sieć neuronową U-Net. Najlepsze wyniki uzyskano właśnie dzięki architekturze U-Net, która dla danych wysokorozdzielczych osiągnęła dokładność klasyfikacji na poziomie 79 proc. Zastosowanie cech teksturalnych oraz informacji o fizycznych właściwościach obiektów pozwoliło skuteczniej rozróżniać złożone struktury miejskie, takie jak gęsta zabudowa czy sieć dróg.

Jak podkreślają autorzy, innowacyjność badań polega na kompleksowym wykorzystaniu danych SAR w kontekście urbanistyki oraz na stworzeniu nowego zestawu danych referencyjnych opartego na bazie Urban Atlas. Opracowana metodyka może znaleźć praktyczne zastosowanie w pracy samorządów i instytucji odpowiedzialnych za planowanie przestrzenne, umożliwiając regularne i obiektywne monitorowanie zmian zachodzących w miastach.

Wyniki badań pokazują, że zobrazowania radarowe stanowią cenne, komplementarne źródło informacji o środowisku miejskim, szczególnie w sytuacjach, gdy dane optyczne są niedostępne. Prace zespołu z PW zostały opublikowane w artykule naukowym „Supervised Semantic Segmentation of Urban Area Using SAR” i stanowią istotny wkład w rozwój nowoczesnych technologii teledetekcyjnych wykorzystywanych w analizach miejskich.