Регистрация / Вход
Прислать материал

14.607.21.0122

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.607.21.0122
Тематическое направление
Рациональное природопользование
Исполнитель проекта
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт космических исследований Российской академии наук
Название доклада
Разработка методов и программных комплексов автоматизированной обработки спутниковых данных дистанционного зондирования Земли для создания и поддержки информационных сервисов мониторинга ресурсного потенциала и состояния лесов России
Докладчик
Егоров Вячеслав Александрович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Основная цель проекта - разработка методов и программных комплексов автоматизированной обработки спутниковых данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) для оценки ресурсного потенциала и мониторинга состояния лесов России, ориентированных на создание сервисов, предоставляющих информационные услуги коммерческим и государственным компаниям в сфере лесопользования и лесного хозяйства.
Для достижения данной цели в ходе проекта решаются следующие задачи:
• Проведение комплекса исследований, направленных на анализ возможностей спутниковых данных и методов их обработки для решения задач оценки ресурсного потенциала и состояния лесов;
• Разработка автоматизированных методов обработки спутниковых данных для оценки качественных и количественных характеристик лесов, позволяющие анализировать их ресурсный потенциал, состояние и динамику под воздействием природных и антропогенных факторов;
• Создание базовых программных комплексов, обеспечивающих автоматизированную обработку спутниковых данных ДЗЗ для оценки лесных ресурсов, состояния и динамики лесов под воздействием природных и антропогенных факторов;
• Создание действующего прототипа информационного сервиса спутникового мониторинга лесов для предоставления информации государственным и коммерческим компаниям в сфере лесопользования и лесного хозяйства.
Актуальность и новизна исследования
Научная новизна проекта состоит в разработке новых методов автоматизированной обработки спутниковых данных ДЗЗ для оценки ресурсного потенциала и мониторинга состояния лесов России. Эти методы позволят получать объективные оценки качественных и количественных характеристик лесов на всей территории России (породный состав, запас стволовой древесины, степень повреждения лесов, площадь погибших насаждений и др.). Создаваемые методы рассчитаны на возможность обработки сверхбольших объемов данных, поступающих от современных спутниковых систем. Это позволит организовать процедуры оперативной обработки данных, в том числе наладить схему ежегодного обновления информации о состоянии лесов на всей территории России. Это позволит получить уникальную информацию, как для научных исследований, так и для создания новых информационных сервисов, ориентированных на предоставление услуг коммерческим и государственным компаниям.
Описание исследования

Научно-методической основу разработок составляют методы и технологии автоматизированной обработки данных, реализованные в ИКИ РАН. В частности, методы и технологии автоматизированного картографирования лесов, превосходящие ближайшие зарубежные аналоги не только по степени автоматизации обработки данных и однородности результатов на субконтинентальном масштабе пространственного охвата, но и по количеству распознаваемых классов земного покрова и их достоверности.

Имеющийся опыт позволяет применять для выполнения проекта научно-методические подходы, базирующиеся на комплексном использовании следующих научно-методических компонент:

  • адаптивные к пространственно-временным изменениям условий наблюдений и характеристик земного покрова алгоритмы пиксельной и объектно-ориентированной классификации лесов на основе временных рядов данных ДЗЗ;
  • признаки распознавания классов покрытых и непокрытых лесом земель, основанные на учете особенностей сезонной и межгодовой динамики спектрально-отражательных характеристик с использованием многолетних рядов данных ДЗЗ;
  • алгоритмы многосенсорного комплексирования данных дистанционного зондирования, обеспечивающие повышение уровня точности оценки количественных и качественных характеристик лесов за счет совместного анализа динамических и геометрических свойств объектов земной поверхности, определяемых по спутниковым изображениям различного пространственного и временного разрешения.

Информационной основой работ являются архивы спутниковых данных, накопленные в центре коллективного пользования ИКИ РАН "ИКИ-Мониторинг" (http://smiswww.iki.rssi.ru/default.aspx?page=357). В архивах центра имеются более чем 15-летние ряды спутниковых данных различного пространственного разрешения по всей территории России. Пользователи центра имеют в непосредственном доступе более одного петабайта данных.

Технологической основой отработки создаваемых методов обработки спутниковых данных является информационная система Вега-Science (http://sci-vega.ru/), созданная в ИКИ РАН и ориентированная на информационную поддержку научных исследований состояния и динамики биосферы. Данная система, в частности, предоставляет инструменты распределенной обработки и анализа спутниковых данных, предоставляемых архивами ЦПК "ИКИ-Мониторинг". Тестирование методов, программных комплексов и создаваемого прототипа сервиса осуществляется с участием индустриального партнера проекта ООО «Институт космических исследований Земли».

Результаты исследования

К настоящему времени в ходе выполнения проекты получены следующие основные результаты:

  • Выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках прикладных научных исследований и экспериментальных разработках (далее - ПНИЭР).
  • Проведены патентные исследования, которые показали, что выполняемые ПНИЭР являются перспективными.
  • Сформирован базовый состав характеристик лесов, для оценки которых могут быть применены методы обработки данных ДЗЗ.
  • Проведен анализ технических решений, связанных с организацией систем обработки данных ДЗЗ для построения экспериментального образца программного комплекса (далее - ЭО ПК).
  • Разработана и обоснована структура ЭО ПК мониторинга ресурсного потенциала и состояния лесов России.
  • Выполнены маркетинговые исследования.
  • Проведены работы по ресурсному обеспечению создания ЭО ПК.
  • Выполнен комплекс исследований, позволяющий разработать алгоритмы обработки спутниковых данных ДЗЗ для решения задач мониторинга ресурсного потенциала и состояния лесов;
  • Создана базовая версия опытного образца подсистемы распределенного представления информации, включающая функциональность, ориентированную на осуществление мониторинга лесных пожаров и их последствий, и ввод его в опытную эксплуатацию. 
Практическая значимость исследования
Проект соответствует приоритетам государственной политики в области использования, охраны, защиты и воспроизводства лесов в Российской Федерации. Результаты проекта способствуют реализации государственной политики по повышению эффективности управления лесным сектором и предназначены для совершенствования инструментов контроля за исполнением субъектами РФ переданных полномочий в области лесных отношений, совершенствованием системы лесного надзора, модернизации системы лесоустройства, государственной инвентаризации лесов и мониторинга лесов, стратегического и текущего планирования в лесном секторе экономики.