ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЕКТА

 

Наименование: «Разработка новых методов и технологий машинного обучения, распознавания образов и принятия решений для мониторинга нефтегазопроявлений в морях России по космическим данным»

Федеральная Целевая Программа: «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 - 2020 годы»

Головной исполнитель проекта: Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт аэрокосмического мониторинга "АЭРОКОСМОС" (НИИ «АЭРОКОСМОС»), г. Москва

Научный руководитель проекта: академик РАН,В.Г. БОНДУР

Индустриальный партнёр проекта: ООО «Газпром ВНИИГАЗ»

Соглашение № 05.604.21.0223

Уникальный идентификатор научных исследований (проекта) RFMEFI60419X0223

Дата начала проекта:06.12.2019

Дата окончания проекта: 30.09.2020

 

Цели проекта

- Повышение эффективности применения космических оптических и радиолокационных методов мониторинга нефтегазопроявлений в морях России за счёт перехода от интерактивной к автоматизированной цифровой интеллектуальной обработке данных с использованием новых методов и технологий машинного обучения, распознавания образов и принятия решений.

- Создание макета масштабируемого аппаратно-программного комплекса для дистанционного космического мониторинга нефтегазопроявлений в морях России и принятия решений в интересах поиска месторождений углеводородов, контроля экологической обстановки, предупреждения и снижения негативных последствий чрезвычайных ситуаций.

 

Актуальность исследований

Актуальность предлагаемого проекта обусловлена, в первую очередь, важностью его результатов для реализации сразу нескольких Приоритетов, определённых в Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации.

 Основным Приоритетом, по которому инициируется данная работа, является «Переход к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам, новым материалам и способам конструирования, создание систем обработки больших объемов данных, машинного обучения   и   искусственного интеллекта».

 Результаты проекта будут способствовать также реализации Приоритетов:

-          «Переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, повышение эффективности добычи и глубокой переработки углеводородного сырья, формирование новых источников, способов транспортировки и хранения энергии» и «Обеспечение связанности территории Российской Федерации за счет создания интеллектуальных транспортных и телекоммуникационных систем;

-          «Связанность территории Российской Федерации за счет создания интеллектуальных транспортных и телекоммуникационных систем, а также занятия и удержания лидерских позиций в создании международных транспортно-логистических систем, освоении и использовании космического и воздушного пространства, Мирового океана, Арктики и Антарктики».

С точки зрения преодоления существующих технологических ограничений проект актуален также в связи с тем, что его результаты позволят ликвидировать барьер, ограничивающий возможности использования накопленной и вновь получаемой с космических аппаратов ДЗЗ информации в интересах мониторинга нефтегазопроявлений в морях России и получения соответствующего экономического эффекта.

Решаемые задачи

Ключевая задача проекта, состоящая в распознавании нефтегазопроявлений на космических оптических и радиолокационных изображениях морской поверхности, по-сути, является задачей распознавания образов.

Детальный перечень задач проекта включает:

−          Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИЭР, в том числе, обзор научных информационных источников: статьи в ведущих зарубежных и (или) российских научных журналах, монографии и (или) патенты).

−          Патентные исследования в соответствии с ГОСТ 15.011-96.

−          Обоснование и выбор направления исследований, методов, способов и средств решения поставленных в ПНИЭР задач.

−          Разработка и обоснование концепции применения методов и технологий машинного обучения, распознавания образов и принятия решений для мониторинга нефтегазопроявлений в морях России по космическим данным.

−          Разработка архитектуры макета масштабируемого аппаратно-программного комплекса (АПК МН). для дистанционного космического мониторинга нефтегазопроявлений в морях России и принятия решений в интересах поиска и освоения месторождений углеводородов, контроля экологической обстановки, предотвращения чрезвычайных ситуаций и их негативных последствий.

−          Выбор и обоснование тестовых акваторий морей России для проведения экспериментальных исследований.

−          Сбор, систематизация и предварительная обработка оптических и радиолокационных космических изображений акваторий морей России, необходимых для проведения экспериментальной части ПНИЭР.

−          Формирование базы данных обучающих выборок и эталонных образов космических изображений нефтегазопроявлений в морях России (БД ОВЭО).

−          Экспертная оценка обучающих выборок и эталонных образов космических изображений нефтегазопроявлений в морях России.

−          Разработка методов машинного обучения, распознавания образов и принятия решений для мониторинга нефтегазопроявлений в морях России по космическим данным.

−          Разработка программных реализаций предложенных в ПНИЭР методов машинного обучения, распознавания образов и принятия решений для мониторинга нефтегазопроявлений в морях России по космическим данным.

−          Разработка технологии мониторинга нефтегазопроявлений в морях России по космическим данным на основе предложенных в ПНИЭР методов и их программных реализаций.

−          Разработка и создание макета масштабируемого аппаратно-программного комплекса для дистанционного космического мониторинга нефтегазопроявлений в морях России и принятия решений в интересах поиска и освоения месторождений углеводородов, контроля экологической обстановки, предотвращения чрезвычайных ситуаций и их негативных последствий (макет АПК МН).

−          Разработка программы и методики экспериментальных исследований созданного макета АПК МН.

−          Проведение экспериментальных исследований макета АПК МН.

−          Проведение дополнительных патентных исследований в соответствии с ГОСТ 15.011-96.

−          Разработка проекта технического задания на выполнение ОКР по созданию аппаратно-программного комплекса для дистанционного космического мониторинга нефтегазопроявлений в морях России и принятия решений в интересах поиска и освоения месторождений углеводородов, контроля экологической обстановки, предотвращения чрезвычайных ситуаций и их негативных последствий.

−          Разработка рекомендаций по использованию результатов ПНИЭР в реальном секторе экономики, а также в дальнейших исследованиях и разработках.

−          Технико-экономическая оценка рыночного потенциала результатов ПНИЭР.

−          Обобщение и оценка результатов ПНИЭР.

 

Новизна и научная значимость проекта 

Новизна предлагаемого проекта заключается в том, что он предусматривает постановку и проведение экспериментальных исследований, позволяющих получить объективные по точности результаты автоматизированного распознавания нефтегазопроявлений на МП по космическим оптическим и радиолокационным изображениям (далее – РЛИ). Исследования проводятся с использованием больших обучающих выборок, получаемых на тестовых участках в различных морях России общей площадью более 100000 квадратных километров. При этом привлекаются в общей сложности более 2000 космических изображений МП, полученных аппаратурой сверхвысокого, высокого и среднего пространственного разрешения (0,7-100 м) спутников Ресурс-П, Канопус, Sentinel-1A/B; Sentinel-2A/B; Landsat-8. Создаваемая уникальная база данных (далее – БД), содержащая космические изображения, обучающие выборки и эталонные образы нефтегазопроявлений на МП, сформированная по результатам таких экспериментов, будет длительное время востребована как в научном, так и в практическом аспектах.

 

Область применения результатов исследования

В качестве ключевых потребителей продукции, которая будет формироваться с использованием результатов ПНИ, рассматриваются компании нефтегазового сектора экономики. Использование космических методов мониторинга экономически выгодно для компаний и помогает в принятии решений в интересах поиска и освоения месторождений углеводородов, контроля экологической обстановки, предотвращения чрезвычайных ситуаций и их негативных последствий.

Кроме компаний нефтегазового сектора потребителями инновационной продукции будут: Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации, Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды; Министерство транспорта Российской Федерации; Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий, институты и учреждения Федерального агентства научных организаций; судостроительные и транспортные компании; международные экологические организации и др.

 

Этапы выполнения проекта 

Этап №1 «Выбор направления исследований. Теоретическиеисследованияпоставленных перед ПНИзадач» 06.12.2019 - 31.12.2019.

Этап №2 «Теоретические и экспериментальные исследования поставленных

перед ПНИ задач. Обобщение и оценка результатов исследований» 01.01.2020 - 30.09.2020.