Компании сообщаютНовости компаний

Применение спутниковых данных в сфере экологического мониторинга и тематического картографирования

| 28.12.2020

img

Рисунок 1 – Композитное изображение на основе данных спутника Suomi NPP

Спутниковые данные играют немаловажную роль при картографировании территорий. Существующие данные дистанционного зондирования Земли (далее ‒ ДЗЗ) используются как для топографического, так и для тематического картографирования. Тематический картографический продукт – это результат проведения тематического дешифрирования, классификации и пространственного анализа, выполняемого экспертом с применением технологий дистанционного зондирования Земли и геоинформационных технологий. Его создание можно назвать завершающим этапом в процессе использования материалов спутниковой съемки.  При картографировании осуществляется выявление искомых объектов и их параметров на основе оптимальных комбинаций спутниковой съемки. Результатом тематического картографирования может являться карта любой тематической направленности.

В рамках реализации проекта «Внедрение инноваций Программы «Коперникус» для сферы охраны окружающей среды и обеспечения безопасности в регионе Балтийского моря» (R036, Speeding up Copernicus Innovation for the BSR Environment and Security, BalticSatApps), Программа трансграничного сотрудничества «Интеррег. Регион Балтийского моря» на период 2014-2020 годов было проведено исследование «Картографирование основных нужд и требований пользователей Программы «Коперникус». В ходе анализа результатов исследования был определен список основных прикладных задач, которые решаются в сфере картографирования территорий:

  • создание и обновление картографической основы на территорию;

  • определение глубин водоемов;

  • картографирование рельефа местности;

  • определение изменений границ антропогенных объектов;

  • тематическое картографирование (картографирование лесных массивов, с/х угодий).

Для решения тематических задач в сфере тематического картографирования применяются многовременные серии снимков / тематических продуктов, для мониторинга объектов и анализа динамики их изменений на определенный период времени. При этом применяются как оптические, так и радарные данные высокого пространственного разрешения.

Возможности использования данных ДЗЗ

Использование данных ДЗЗ в сфере картографирования территорий предоставляет широкие возможности для упрощения и улучшения рабочего процесса. Космические данные дают преимущество при решении многих тематических задач, среди которых можно назвать следующие:

  • мониторинг и управление территорией;

  • соблюдение законодательства;

  • оценка привлекательности земли для инвестиций;

  • контроль за строительством объектов.

 

Примеры из российской практики

 

1)             Один из главных источников данных для сервиса Яндекс.Карты — спутниковые снимки. Получая маску по спутниковому снимку, разработанные нейронные сети выделяют достаточно большие скопления точек, принадлежащих домам, собирают их в связные области и представляют границы областей в векторной форме в виде многоугольников.

img

Рисунок 2 ‒ Работа нейросетей Яндекс со спутниковыми данными при тематическом картографировании

2)    Примером успешного применения данных ДЗЗ в сфере картографирования территорий является проект, направленный на развитие фонда пространственных данных Ленинградской области. Целью проекта является развитие инфраструктуры пространственных данных в целях формирования единого геоинформационного пространства Ленинградской области.

В рамках проекта лабораторией информационных технологий в системном анализе и моделировании Санкт-Петербургским Федеральным исследовательским центром Российской академии наук выполнены разработки по 3 направлениям:

1.                 Создание аналитического модуля определения (расчета) и построения связанностей между пространственными объектами в ФПД.

2.                 Создание модуля автоматического выявления изменений на территории на основе обработки материалов космической съемки.

3.                 Создание подсистемы каталогизации и заказа космических снимков, включающей модули каталогизации, заказа и обработки снимков с космических аппаратов «Ресурс-П» и «Канопус-В».

Ссылка на проект: https://litsam.ru/index.php/ru/portfolio/fpd-lo

Экологический мониторинг

img

Рисунок 3 ‒ Концентрация мелкодисперсных частиц PM 2,5 в небе над Сибирью. 30 июня 2020 года. Фото: Windy.com

 В связи с возрастающими масштабами антропогенного воздействия на природу повышается актуальность проведения объективного экологического мониторинга. Использование космических снимков в данном случае позволяет добиться полного единовременного охвата территории, провести экологическую оценку не только в пределах отдельных пунктов наблюдений, но и на любом выбранном участке, независимо от его удаленности и транспортной доступности. Данные дистанционного зондирования Земли позволяют дать оценку современному экологическому состоянию запрашиваемой территории с учетом природных катаклизмов, например, пожары, наводнения, загрязнение водоёмов, а также дать прогноз будущим катаклизмам, например, таяние ледников, состояние лесов, опустынивание и т.д. Помимо этого, за счет широкого территориального охвата у специалистов появилась возможность провести экологический мониторинг как на конкретный участок территории, так и в более широком охвате.

Спутниковый мониторинг осуществляется практически непрерывно, что позволяет оследить изменения и динамику экологических процессов.

Экологический мониторинг на основе применения ДЗЗ отвечает требованиям существующих экологических стандартов и нормативов.

В ходе анкетирования, проводившемся в рамках исследования «Картографирование основных нужд и требований пользователей Программы «Коперникус» респонденты назвали следующие прикладные задачи, при решении которых в своей профессиональной деятельности они используют спутниковые данные:

  • оценивание границ гарей;

  • выявление участков загрязнения акваторий;

  • определение степени зарастания (трофности) водоемов;

  • определение изменений границ свалок;

  • выявление изменений границ экосистем.

Для решения указанных задач специалисты используют отдельно взятые космические снимки / тематические продукты на конкретные даты для единовременного определения границ экосистем и многовременные серии снимков / тематических продуктов для мониторинга объектов и анализа динамики их изменений на определенный период времени. При этом применяются как оптические, так и радарные данные высокого пространственного разрешения.

Возможности использования данных ДЗЗ

Космические данные предоставляют определенные возможности и преимущества для специалистов, работающих в сфере экологического мониторинга. Ниже приведен список областей, рабочие процессы которых можно значительно улучшить при помощи данных ДЗЗ:

  • управление развитием территорий;

  • соблюдение законодательства;

  • соблюдение экологических норм;

  • обеспечение экологической безопасности производства.

 Примеры из российской практики

1)    ОАО «Газком» (дочернее предприятие ОАО «Газпром») совместно с Ракетно-космиечской корпорацией «Энергия» разрабатывает технологически новую для Росии космическую систему наблюдения и картографирования «СМОТР» (Система Мониторинга Трубопроводов), предназначенной для всепогодного, не зависящего от времени суток наблюдения и картографирования объектов и территорий с целью информационного обеспечения решения широкого круга задач нефтегазовой отрасли, основой которой является ОАО «Газпром». Разработанная система внесет вклад в обеспечение комплексной безопасности, включающей экологическую защиту окружающей среды.

 img

Рисунок 4 ‒ Использование космических систем наблюдения в нефтегазовой     отрасли с целью защиты окружающей среды.

 2)    Примером успешного использования данных ДЗЗ в сфере экологического мониторинга является научно-исследовательская работа, посвященная комплексному моделированию и космическому мониторингу природных и техногенных объектов: V.F. Mochalov, A.V. Markov, O.V. Grigorieva, D.V. Zhukov, O.V. Brovkina, I.Y. Pimanov. Remote Sensing for Environmental Monitoring. Complex Modeling //Advances in Intelligent Systems and Computing vol. 466, Springer International Publishing Switzerland, 2016, pp. 497-506. https://doi.org/10.1007/978-3-319-33389-2_47

3)    Тематический сервис, основанный на данных наблюдения Земли – система оперативного мониторинга СКАНЭКС, проект «Карта пожаров».

img

Рисунок 5 – Стартовая страница сайта «Карта пожаров»

Система оперативного мониторинга природных пожаров базируется на основе сети приемных центров российской компании СКАНЭКС. Главная цель сервиса ‒ доведение результатов мониторинга пожаров до широкого круга заинтересованных пользователей. Проект ориентирован как на обычную интернет-аудиторию, так и на специалистов. В качестве базовой компоненты сервиса используется технология, основанная на алгоритме автоматического детектирования пожаров по «тепловым» каналам спутниковой съемки.

Компания СКАНЭКС ведет прямой прием этих данных на станции в приемных центрах в Москве, Мегионе, Иркутске и Магадане. Принятые данные поступают в автоматическую цепочку обработки и подготовки продуктов, которая включает стадию первичной обработки данных, создание на основе базовых продуктов космической съемки тематических продуктов высокого уровня (таких как маски ледового и снежного покровов, маска облачности, температура поверхности, пожары и тепловые аномалии), подготовку продуктов для интернет-доступа и публикацию в портале.

Ссылка на сервис: https://fires.ru/

                  

Источники

1) Беленко, В. В. Анализ данных дистанционного зондирования (ДДЗ), применяемых для ландшафтно-экологического картографирования // Молодой ученый. — 2009. — № 10 (10). — С. 34-36. — URL: https://moluch.ru/archive/10/741/

2) NASA Earth Observatory. Night Lights 2012 Map [Электронный ресурс] ‒ Режим доступа: https://earthobservatory.nasa.gov/images/79765/night-lights-2012-map

3) Исследование «Картографирование основных нужд и требований пользователей Программы «Коперникус», проведенное в рамках реализации проекта «Внедрение инноваций Программы «Коперникус» для сферы охраны окружающей среды и обеспечения безопасности в регионе Балтийского моря» (R036, Speeding up Copernicus Innovation for the BSR Environment and Security, BalticSatApps), Программа трансграничного сотрудничества «Интеррег. Регион Балтийского моря» на период 2014-2020 годов.

4) Компания СКАНЭКС. Тематическое картографирование. URL: https://www.scanex.ru/service/kartografiya-i-deshifrirovanie/tematicheskoe-kartografirovanie/

5) Как превратить спутниковые снимки в карты. Компьютерное зрение в Яндексе. URL: https://habr.com/ru/company/yandex/blog/431108/

6) Развитие фонда пространственных данных Ленинградской области. URL: https://litsam.ru/index.php/ru/portfolio/fpd-lo

7) Компания СОВЗОНД. Экологический мониторинг. URL: https://sovzond.ru/industry-solutions/ecology/

8)  V. F. Mochalov, A. V. Markov, O. V. Grigorieva, D. V. Zhukov, O. V. Brovkina, I. Y. Pimanov. Remote Sensing for Environmental Monitoring. Complex Modeling. URL: https://doi.org/10.1007/978-3-319-33389-2_47

9) Тематический сервис «Карта пожаров» [Электронный ресурс] ‒ Режим доступа: https://fires.ru/

10)  Использование космических систем наблюдения в нефтегазовой отрасли. Газпром. Космические  системы. URL: https://www.gazprom-spacesystems.ru/ru/m/news/8645/

 img img

 

 

 

Комитет по информатизации и связи Санкт-Петербурга


Поделиться:

ВКонтакт Facebook Google Plus Одноклассники Twitter Livejournal Liveinternet Mail.Ru

Мысли вслух

Даже если электронная запись не работает, всегда найдется возможность пройти вакцинацию.
Как бизнес и учебные заведения адаптируют образование к новым реалиям экономики?
Попробуйте представить ощущения, когда ты занимаешься, вроде бы, прорывными вещами, а тебе объясняют "это, парень, тенденция вчерашнего дня".
Возникает понятное желание поразбираться, иногда на это нужны несколько лет.

Компании сообщают

Мероприятия

AVEVA World Digital
ОНЛАЙН
26.01.2021 — 28.01.2021
Data Practice Webinar
ОНЛАЙН
28.01.2021
18:30
NaZapad
ОНЛАЙН
29.01.2021
9:00