Вышел каталог инновационных разработок по приоритетному направлению «Рациональное природопользование», в который вошли результаты выполнения мероприятий Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007–2013 годы» Минобрнауки России. В каталоге размещена информация о проекте, выполненном НИИ «АЭРОКОСМОС», в рамках данной ФЦП по теме: «Разработка методов оценивания плодородия и выявления степени деградации почв на основе комплексного анализа многоспектральных оптических и радиолокационных космических изображений».

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение

«Научно-исследовательский институт аэрокосмического мониторинга «АЭРОКОСМОС»

(НИИ «АЭРОКОСМОС»)

директор – академик В.Г. БОНДУР

Адрес: 105064, г. Москва, Гороховский переулок, д. 4

Телефон: +7(495) 632 16 65

Факс: +7(495) 632 11-78

E-mail: office@aerocosmos.info

Web: www.aerocosmos.info

1. Номер государственного контракта: Государственный контракт от 5 сентября 2011 г. № 16.515.11.5061

2. Наименование темы контракта: Разработка методов оценивания плодородия и выявления степени деградации почв на основе комплексного анализа многоспектральных оптических и радиолокационных космических изображений (научный руководитель – академик В.Г. БОНДУР).

3. Критическая технология: Технологии мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды, предотвращения и ликвидации ее загрязнения

4. Описание исследований или разработок, оценка достигнутых результатов поставленным целям темы: В результате выполнения настоящей НИР были разработаны:

- методы, предназначенные для: оценки состояния посевов и сельскохозяйственных земель; совместного использования данных дистанционного зондирования Земли и наземных измерений для оценки состояния почвенной среды; оценивания информативности каналов ДЗЗ и их оптимального выбора для решения конкретных задач оценивания состояния почв (гумусированность, засоленность, влажность);

- методики использования данных дистанционного зондирования Земли для оценки: степени деградации почв; состояния посевов; рисков потери урожая от возникновения чрезвычайных ситуаций; информативности оптических каналов систем космического дистанционного зондирования;

- методика синтеза мультиспектральных изображений дистанционного зондирования и использования данных ДЗЗ в комплексе с наземными инструментальными измерениями для выявления состояния сельскохозяйственных земель и посевов на всей территории страны;

- модели оценки плодородия и выявления степени деградации почв, позволившие провести: математическое моделирование: состояния земной поверхности с точки зрения почвенного плодородия; степени деградации почв; рисков возможных потерь сельскохозяйственной продукции при чрезвычайных ситуациях; прогнозирование урожаев основных культур в основных природно-климатических зонах страны;

- экспериментальный образец универсального программного комплекса для реализации оценки плодородия и выявления степени деградации земель (ЭО УПК О);

- экспериментальный образец программного комплекса синтеза мультиспектральных изображений дистанционного зондирования (ЭО ПК С);

- методические рекомендации по применению оптических и радиолокационных космических изображений для оценки плодородия, состояния посевов и выявлению степени деградации почв.

- методические рекомендации по применению методов математического моделирования для оценки почвенного плодородия и степени деградации почв по данным ДДЗ;

- проект технического задания на проведение ОКР по теме: «Разработка программно-аппаратного комплекса анализа оптических и радиолокационных космических изображений для мониторинга состояния земель».

Разработанные методы обеспечивают:

- оценивание показателей плодородия уничтоженных и деградированных почв с использованием данных ДДЗ с не более чем 5-ти процентным расхождением по сравнению с данными маршрутных полевых исследований;

- оценивание общей биомассы и урожая основных культур в текущем времени с ошибкой, не превышающей допуск ±5%, и в прогнозном времени- ±15% на конец вегетации;

- получение параметров, характеризующих состояние плодородия земель (гумусность, влажность, засоленность) и выявление степени их деградации по данным дистанционного зондирования, с пространственным охватом от десятков километров до десятков метров;

- возможность работы как с существующими, так и с перспективными космическими системами, обеспечивающими пространственное разрешение для оптических изображений от 0,5 до 30 м и для радиолокационных изображений от 1 до 25 м;

- возможность интеграции в существующие системы мониторинга и прогноза состояния земель, включая систему дистанционного мониторинга земель агропромышленного комплекса, блока оценивания плодородия почв и выявления степени деградации почв;

- возможность совместной многопараметрической обработки серий данных дистанционного зондирования, полученных в различных участках спектра электромагнитных волн от (0.4 мкм до 23 см) с различным пространственно-временным разрешением;

- возможность использования не менее 5-ти индексов состояния подстилающей поверхности и состояния сельскохозяйственных земель, включая: нормализованный разностный вегетационный индекс NDVI; нормализованный разностный снежный индекс NDSI; нормализованный разностный  влажностный индекс NDWI; трехканальный вегетационный индекс TCHVI; индекс влажностного стресса MSI;

- возможность автоматизированного формирования безоблачных композитных изображений и оценки по ним состояния и степени деградации почв с разрешением на местности не хуже 500 метров;

- возможность накопления баз данных сигнатур не менее чем для 10 различных классов сельскохозяйственных земель и объектов;

- возможность работы с многомерными пространствами признаков состояния и уровня деградации сельскохозяйственных земель с использованием современных методов и технологий распознавания образов, включая самоорганизующуюся классификацию по ISODATA и классификацию с обучением по методу максимального правдоподобия.

- математические модели обеспечивают: возможность оценки состояния земной поверхности с точки зрения почвенного плодородия; возможность определения рисков возможных потерь сельскохозяйственной продукции при чрезвычайных ситуациях; возможность проведения прогнозных оценок урожаев основных культур в основных природно-климатических зонах страны; возможность выявления степени деградации почв.

5. Описание созданных объектов интеллектуальной собственности, их основные особенности и конкретные конкурентные преимущества (патентная защищённость, сравнение с имеющимися аналогами):

В результате выполнения НИР:

- разработаны методы, методики и модели оценки состояния посевов и сельскохозяйственных земель на основе сочетания данных дистанционного зондирования и наземных измерений;

- создан экспериментальный образец универсального программного комплекса для реализации оценки плодородия и выявления степени деградации земель;

- создан экспериментальный образец программного комплекса синтеза мультиспектральных изображений дистанционного зондирования.

На основе созданных методов и выполненных разработок в рамках проекта подана заявка на изобретение № 2012-123-643 от 08.06.12 г. "Способ дистанционного определения деградации почвенного покрова".

6. Описание области применения полученных результатов (области науки и техники, отрасли промышленности и социальной сферы, в которых могут использоваться полученные результаты или созданная на их основе инновационная продукция):

Результаты работы предназначены для анализа эффективности использования земель и принятия управленческих решений и будут востребованы организациями Министерства сельского хозяйства РФ, Министерства природных ресурсов и экологии РФ, Росгидромета, МЧС России, а также научными учреждениями РАН и Минобрнауки России, предприятиями реального сектора экономики и международными организациями.

Результаты проведенной НИР могут быть использованы для проведения опытно-конструкторских работ, направленных на разработку программно-аппаратного комплекса мониторинга состояния сельскохозяйственных земель для оценки плодородия почв на основе комплексного анализа оптических и радиолокационных космических изображений, а также при разработке предложений и рекомендаций по внедрению разработанных методов в практику оперативного космического мониторинга состояния сельскохозяйственных земель на территории Российской Федерации.

7. Предполагаемые пути коммерциализации инновационной разработки (продажа продукции и/или услуг, заключение лицензионных договоров, создание предприятия, необходимый объём инвестиций (финансирования) и т.п.):

Потенциально привлекательными направлениями для коммерциализации результатов, полученных в результате выполнения настоящей НИР являются:

- Оказание услуг по комплексному мониторингу территорий с использованием средств ДЗЗ для оценки плодородия и выявления степени деградации почв;

- Предоставление услуг по комплексной обработке данных дистанционного зондирования и наземных измерений;

- Предоставление информационных продуктов (например, тематических карт, результатов моделирования данных и т.д.);

- Разработка и продажа программного обеспечения;

- Оказание консультационных и образовательных услуг на основе разработанных методов и технологий.