При выполнении 1-го этапа прикладных научных исследований по теме: «Разработка методов дистанционного мониторинга динамики состояния растительности, почвы и объектов землепользования с учетом влияния естественных и антропогенных факторов на основе геопространственных технологий в интересах рационального природопользования» получены следующие основные результаты:

1. Проведен аналитический обзор, в результате которого проанализировано 270 научно-технических источника (более 180 из них опубликованы в период 2010-2017 гг.), позволивший получить основополагающую систематизированную информацию об основных направлениях исследований в области мониторинга состояния растительности, почвы и объектов землепользования с учетом влияния естественных и антропогенных факторов. Описаны объекты исследования и проанализированы естественные и антропогенные факторы, которые оказывают негативное влияние на них в том числе: ураганы; наводнения; природные пожары; засухи; добыча и переработка полезных ископаемых; строительные, геологоразведочные, водохозяйственные, мелиоративные, агротехнические и другие сельскохозяйственные работы; размещение различных видов отходов и др. Проведен обзор существующих методов дистанционного мониторинга растительности, почвы и объектов землепользования, который позволил выявить основные тенденции использования спутниковых данных для анализа состояния растительности, почв и объектов землепользования, а также достоинства и недостатки применяемых подходов.

Рисунок 1. Карта распределения пожароопасности лесного фонда РФ  

2. С целью обеспечения патентной чистоты разработанных методов мониторинга динамики состояния растительности, почвы и объектов землепользования с учетом влияния естественных и антропогенных факторов, проведены патентные исследования. Информационные поиски проводились в базах данных Всемирной Организации Интеллектуальной Собственности, Патентного Ведомства США и Роспатента. Выполнен отбор патентных документов мирового фонда и их анализ с целью определения новизны, изобретательского уровня, промышленной применимости и конкурентоспособности разрабатываемых в проекте методов дистанционного мониторинга динамики состояния растительности, почвы и объектов землепользования, а также макета аппаратно-программного комплекса для дистанционного мониторинга динамики состояния растительности, почвы и объектов землепользования. Результаты патентных исследований показывают, что разрабатываемые методы соответствуют критериям новизны, изобретательского уровня и конкурентоспособности, а, значит, способны к патентной охране как в Российской Федерации, так и зарубежом.

3. На основе результатов проведенного аналитического обзора по исследованиям динамики состояния растительности, почвы и объектов землепользования с учетом влияния естественных и антропогенных факторов на основе геопространственных технологий в интересах рационального природопользования проведен выбор и обоснование направления исследований, разработаны варианты возможных решений поставленных задач; проведена их сравнительная оценка; обоснован выбор оптимального варианта решения поставленных задач.

4. Разработан метод классификации космических изображений для распознавания типов растительного покрова, почвы и объектов землепользования, который основан на комплексировании двух базовых методов с учетом специфики условий применения каждого из них. Разработанный метод позволяет совместно использовать спектральные и текстурные признаки распознаваемых объектов, решать задачу многоклассовой классификации на основе серии задач бинарной классификации, а также производить сегментацию подстилающей поверхности с распознаванием не менее 7 классов, включая типы растительности, почвы, антропогенные объекты, объекты землепользования.

5. Разработан метод оценки степени угнетённости почвенно-растительного покрова с учетом влияния естественных и антропогенных факторов по разновременным сериям космических изображений, состоящий из нескольких частных методик, в том числе методики оценки аномальной динамики состояния растительного покрова, методики оценки влияния антропогенных факторов на почвенно-растительную среду и методики оценки и картирования степени угнетённости почвенно-растительного покрова.

6. Разработан метод оценки воздействия природных пожаров на состояние растительного покрова, основанный на комплексном использовании данных низкого (Terra/Aqua) и среднего (Landsat-8) пространственного разрешения. Разработанный метод позволяет проводить максимально точную оценку площадей, выгоревших территорий, в том числе и при оперативном мониторинге воздействия природных пожаров на состояние растительного покрова.

 

Рисунок 2. Изображение с выделенными контурами области пройденной огнём по данным аппаратуры OLI спутника Landsat-8 и прибора MODIS спутников TERRA и AQUA.

7. Иностранным партнером, Институтом дистанционного зондирования и цифровой Земли (RADI), в соответствии с Техническим заданием и Календарным планом на Этапе 1 за счет собственных средств проведены: исследования спектральных характеристик состояния лесного покрова; выбор данных дистанционного зондирования и анализ возможностей их применения для задач проекта; сбор базовой геопространственной информации для исследования роста городов. Полученные результаты, которые представлены в аннотационном отчете, будут использованы в дальнейших исследованиях.

8. Иностранным партнером, Лабораторией картографии Географического факультета Федерального Университета Рио-де-Жанейро (UFRJ), в соответствии с Техническим заданием и Календарным планом на Этапе 1 за счет собственных средств проведено: определение процедур сбора данных и прикладной информации для проведения исследований; определение социальных индексов по данным дистанционного зондирования. Полученные результаты, которые представлены в аннотационном отчете, будут использованы в дальнейших исследованиях.

Задачи исследований, поставленные на первом этапе ПНИ, решены полностью и удовлетворяют требованиям Технического задания к выполняемым работам. Выполнены требования по стандартизации, унификации, совместимости и взаимозаменяемости, по обеспечению безопасности для жизни и здоровья людей, к патентной чистоте и правовой защите результатов интеллектуальной деятельности, технико-экономические требования, требования к достижению программных индикаторов и показателей.

Результаты, полученные в ходе выполнения первого этапа проекта, планируется использовать в дальнейших совместных Российско-Китайско-Бразильских исследованиях, на следующих этапах работ в интересах обеспечения охраны окружающей среды и рационального природопользования, а также при создании макета аппаратно-программного комплекса дистанционного мониторинга динамики состояния растительности, почвы и объектов землепользования с использованием геопространственных технологий.