Компании сообщаютНовости компаний

Применение спутниковых данных в сфере экологического мониторинга и тематического картографирования

| 28.12.2020
Спутниковые данные играют немаловажную роль при картографировании территорий

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

Год назад обстоятельства сложились так, что мы все некоторое время посидели дома.
Согласно прогнозам Gartner, к 2022 г. 75% организаций, использующих инфраструктуру как сервис (IaaS), будут реализовывать продуманную мультиоблачную стратегию, в то время как в 2017 г. доля таких компаний составляла 49%.
Все жалуются на нехватку времени. Особенно обидно, что его не хватает на самые важные вещи. Совещания, созвоны, подготовка внутренних отчетов, непонятно, насколько нужных, но которые начальство требует так, как будто это именно то, ради чего мы работаем.

Компании сообщают

Мероприятия

Конференция Admitad Expert
Loft Hall. Ленинская слобода 26, стр 15
5 500 руб
17.09.2021
10:00–23:59
Гильотина для устаревших процессов бизнеса
Москва, The St. Regis Moscow Nikolskaya, Никольская улица, 12
Бесплатно
21.09.2021
10:00–11:30
Форум по цифровизации АПК Forum.Digital Agro 2021
ОНЛАЙН
Бесплатно
22.09.2021
11:00–16:30