| 16. |
Аннотация |
Решение задач мониторинга и оценки состояния окружающей среды может эффективно и оперативно проводиться только с помощью современных информационно-аналитических систем, оперирующих пространственно-временными данными, превращенных в электронные картографические произведения и содержащих результаты геоинформационно-картографического анализа. Развитие информационно-коммуникационных технологий и, главным образом, неразработанность фундаментальных вопросов оценки и экспертизы природных объектов в связке с объектами антропогенного происхождения, требует применения новых научно-методических подходов, проведения системных исследований по проблеме информационно-аналитической поддержки оценки состояния и прогнозирования развития природных процессов. Современная картография неотрывно связана с дистанционным зондированием Земли, как главным источником данных, и геоинформационными технологиями, которые дают нам возможность для анализа данных. Триумвират картографии, геоинформатики и дистанционного зондирования дает географии основной технологический и методический инструмент для исследования окружающей среды. Ежедневно в режиме реального времени сотни спутников производят съемку местности, которые после обработки превращаются в тематические карты. Один из основных трендов последнего десятилетия – лавинообразный рост разнообразия, объемов и разнородности пространственных данных о территории в цифровой форме, производимых различными организациями, научными группами и отдельными исследователями. Наличие актуальных информационных ресурсов (карт, картосхем, баз данных, геоинформационных систем), космических снимков, данных спутникового позиционирования и телеметрии) и развитых средств доступа к ним потребителей информации (геопорталы, программные приложения, сервисы) является неотъемлемой частью современного географического исследования. Помимо космической съемки очень большой объем информации («больших» данных) поступает из соцсетей и через мобильные данные. В современных условиях геоинформационно-картографический анализ и дистанционного мониторинга становится все более востребованным в интересах отражения взаимодействия природы и общества, структурных изменений, прогноза и вариантов принятия решений. Требуются большие объемы информации, сформированной и структурированной и представленной в форме наборов пространственных данных, автономных программных приложений, геопорталов в составе инфраструктур пространственных данных (ИПД). В условиях ускоренного развития программного обеспечения, геоинформационных технологий, средств коммуникации и дистанционного зондирования, требуется их внедрение и разработка новых методов научных исследований. Целью данной темы является разработка новых средств и методов геоинформационного анализа и дистанционного мониторинга для картографирования и оценки состояния компонентов природной среды, автоматизированного мониторинга окружающей среды и хозяйствующих субъектов на основе создания и сбора пространственных данных. Геоинформационные и картографические произведения, включая геоинформационные системы (ГИС), базы пространственных данных, атласы, материалы аэрокосмического мониторинга (космические и аэрофотоснимки, схемы дешифрирования, мозаики интерпретированных снимков, данные спутниковой телеметрии) не только способствуют формированию новых фундаментальных знаний, но и позволяют оптимизировать управление природными ресурсами, и обеспечить доступность данных и знаний для широкого круга потребителей, используя механизмы инфраструктур пространственных данных (ИПД). В рамках темы будут разрабатываться, помимо методов и средств геоинформационного анализа, инструменты автоматизированного и полуавтоматического дешифрирования по результатам оптической, мультиспектральной и тепловой съемки с наземных, воздушных, в том числе аэросъемка с беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) и космических платформ, спутниковой телеметрии, в том числе в режиме оперативного мониторинга. Достижение поставленной цели позволит разработать и апробировать новые методы для оценки и картографирования природно-антропогенных геосистем, мониторинговых задач, дистанционной индикации процессов, изучения динамики компонентов природной среды в условиях изменений климата, мониторинга опасных процессов, апробировать современные методы машинного обучения и компьютерного зрения. Задачи, предлагаемые к решению: Основными задачами исследования на 2024 год являются:
- разработка методов интеграции цифровых пространственных данных о ландшафтах;
- разработка новых методов картографирования на основе космических снимков низкого, среднего, высокого и сверх высокого разрешения;
- проведение подспутниковых исследований и проектирование базы данных эталонов для автоматизированного дешифрирования;
- разработка системы автоматического декодирования информации от датчиков, закрепленных на животных и ее визуализации;
- разработка концепции комплексного регионального атласа российского сектора Арктики.
В 2025 году планируется решить следующие задачи:
- разработка методов индикации границ пространственных объектов с неопределенной локализацией;
- разработка новых методов мониторинга пространственно-временных изменений на основе мультимасштабных пространственных данных и данных дистанционного зондирования;
- атласное картографирование Арктической зоны РФ и территорий, на примере Мурманской области;
- экспериментальная компьютерная обработка видеоданных с целью идентификации объектов;
- разработок новых и совершенствование существующих методов мониторинга сельскохозяйственных земель.
В 2026 году планируется решить следующие задачи:
- совершенствование процессов автоматизированной обработки и распознавания природных объектов сезонной и внутрисуточной динамики на основе данных БПЛА;
- разработка новых средств и методов визуализации географической информации и создания инфографической продукции;
- разработка и уточнение алгоритмов покадровой классификации видеоданных и сопоставление эталонов дешифрирования для тематической интерпретации и распознания образов;
- определение параметры структуры и динамики ландшафтного покрова для выявления ареалов проявления, направленности и типов процессов деградации земель семиаридных и аридных регионов;
- получение, обработка и интеграция в единые цифровые образы результатов воздушной съемки различным оборудованием и их верификация с данными наземной съемки.
В 2027 году планируется решить следующие задачи:
- выявление и систематизация дешифровочных признаков по тепловым, оптическим, мультиспектральным снимкам сверхвысокого разрешения;
- разработка методики обработки беспилотных видеоданных сплошных природных сред (водные объекты, земная поверхность) на основе переменных Эйлера и Лагранжа для получения характеристик объектов;
- выявление основных факторов, влияющих на изменение миграционных путей и мест зимовки птиц гнездящихся на территории РФ, и основных путей распространения зоонозных инфекций на основе данных дистанционного зондирования и спутниковой телеметрии;
- создание базы пространственных данных спектральных характеристик природно-антропогенных объектов;
- создание ГИС для отслеживания катастрофических природных явлений с помощью датчиков (оползни, ледники и пр.).
В 2028 году планируется решить следующие задачи:
- разработка алгоритма тематического распознавания, интерпретации и сопоставления объектов при беспилотной аэрофотосъемке (флора, фауна, геологические и экзогенные проявления) природной среды на основе алгоритмов Лукаса—Канаде и Хорна—Шунка;
- выявление прямых и косвенных дешифровочных признаков природных объектов по одиночным и разновременным сверхдетальным снимкам разного типа: величины тепловых аномалий, геометрических, текстурных и спектральных признаков оптических изображений, сложных спектральных индексов по мультиспектральным данным;
- разработка новых методов картографирования лесного покрова на основе снимков высокого и сверх высокого разрешения на локальном и региональном уровне;
- издание комплексного регионального атласа российского сектора Арктики;
- создание ГИС, отражающей перемещение животных с привязкой к различным тематическим картам и динамическим условиям внешней среды (индекс NDVI, температура, снежный покров, осадки и пр.). |