Использование технологий ДЗЗ на базе ситуационного центра Минприроды России в целях охраны окружающей среды

СИТУАЦИОННЫЙ ЦЕНТР МИНПРИРОДЫ РОССИИ

Ситуационный центр Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации (Минприроды России) создан в 2003 г. и функционирует на базе Российского фонда информации (ФГБУ «РФИ Минприроды России»). Основным направлением деятельности учреждения является формирование единого информационного пространства в области природопользования и охраны окружающей среды, с использованием современных информационных систем, технологий, средств обработки, хранения и передачи информации.

Ситуационный центр Минприроды России (рис. 1) располагает информационными ресурсами и выполняет функцию информационной поддержки на основе визуализации и аналитической обработки оперативной информации о состоянии природно-ресурсного комплекса Российской Федерации, его использовании и охране окружающей среды. Ситуационный центр занимает особенное положение среди информационных систем Минприроды России, совмещая функции центрального узла связи, территориально-распределенного банка данных, центра данных для информационных систем и единого центра обеспечения аналитическими инструмента для решения задач, входящих в компетенцию министерства.

ris_1-kondratevРис. 1. Ситуационный центр Минприроды России

Особое внимание при работе ситуационного центра уделяется интеграционным вопросам и на сегодняшний день комплекс объединяет широкий спектр прикладных информационных систем Минприроды России,  подведомственных ему федеральных органов исполнительной власти, информационных систем других ведомств и позволяет централизованно использовать современные информационные технологии, такие как дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ), анализ географически привязанных данных, современные средства информационного оповещения, имеет разработанную методологическую базу, штат дежурных инженеров и аналитиков, и сотни удаленных рабочих мест пользователей.

ОТ КОСМИЧЕСКИХ СНИМКОВ К РЕШЕНИЮ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ

Данные зондирования земли являются одним из основных средств независимого мониторинга состояния окружающей среды. С помощью ДЗЗ можно решать широкий спектр задач в сфере деятельности Минприроды России, в том числе и в целях охраны окружающей среды. Согласно результатам научно-исследовательской работы по теме «Разработка научного, методического обеспечения мониторинга природных ресурсов и окружающей среды с применением дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ)» выделен широкий круг задач экологического мониторинга и предложен ряд методик по детектированию различных нарушений.

Для решения задач с использованием ДЗЗ на базе ситуационного центра Минприроды России создан кластер систем, позволяющий решать весь спектр таких задач. Кластер состоит из двух подсистем для работы с данными ДЗЗ, одна из которых решает задачи общероссийского мониторинга с использованием данных низкого разрешения и автоматизированных алгоритмов обработки большого объема информации. Вторая подсистема решает задачи с применением космических снимков высокого и сверхвысокого разрешения, а также с возможностью получения и различного представления результатов дополнительного автоматизированного и ручного дешифрирования и анализа данных зондирования Земли. Также в кластер интегрирован банк данных и компоненты инфраструктуры пространственных данных Российского фонда информации Минприроды России, позволяющий подключать к системам необходимые ресурсы для проведения анализа, а также для хранения архива полученных результатов.

Данный кластер систем ДЗЗ используется для решения прикладных задач, которые описаны в разделах ниже. Так, на территории всей России ведется  мониторинг и оперативное оповещение об обнаруженных очагах пожаров на особо охраняемых природных территориях, а также детальный экологический мониторинг воздействия на окружающую среду в особо охраняемых природных территориях в пределах зоны олимпийского строительства.

СИСТЕМА МОНИТОРИНГА СОЧИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СНИМКОВ ВЫСОКОГО И СВЕРХВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ

 Система мониторинга Сочи предназначена для оценки воздействия на окружающую среду в особо охраняемых природных территориях в пределах зоны олимпийского строительства. Она дополняет данными на основе космических снимков высокого и сверхвысокого разрешения системы мониторинга Сочи ГК «Олимпстрой» и Росгидрометом.

Система решает следующий спектр задач:

  • мониторинг территории методами ДЗЗ в период с 2008 по 2012 гг.;
  • выявление и классификация изменений происходящих на территории с течением времени;
  • обеспечение, в наглядном виде, информацией об изменениях, пользователей системы(рис. 2).

ris_2Рис. 2. Система мониторинга Сочи. Просмотр изменений

В состав системы входят геопортал на базе ArcGIS-сервера и рабочие места аналитиков системы, оборудованные программным обеспечением ENVI и ArcGIS Desktop для выявления и дешифрирования изменений.

Для детектирования изменений использовалась космическая съемка, полученная со спутников сверхвысокого (до 50 см) разрешения GeoEye и WolrdView-2. Для определения многолетних нарушений использовались мозаики более старых снимков, составленные по данным спутниковых систем ALOS, RapidEye и QuickBird.

Детектирование проводится по следующим типам изменений:

  • вырубки;
  • нарушения грунта, в том числе в связи с нарушениями условий лицензионных соглашений, проведения строительства площадных и линейных объектов;
  • свалки, в том числе строительные, бытовые, лесохозяйственные и полигоны захоронения твердых бытовых отходов (ТБО);
  • карьеры;
  • объекты строительства.

При детектировании изменений использовались методики дешифрирования данных ДЗЗ для: детектирования случаев загрязнения природной среды на суше по данным спутниковых наблюдений (рис. 3), определения соответствия пространственных параметров природопользования условиям лицензионных соглашений по данным спутниковых наблюдений, определения параметров природопользования в отношении особо охраняемых природных территорий по данным спутниковых наблюдений.

ris_3Рис. 3. Система мониторинга Сочи. Мониторинг загрязнения окружающей среды

Выявленные изменения представлены в картографическом виде и в виде аналитических инструментов (рис. 4). При этом в аналитическом инструменте возможно применение различных сортировок и фильтров с возможностью получения статистической информации (площадь, динамика выявленных изменений по периодам),  а также перехода на паспорт/фотографии и другие документы детектированного изменения или непосредственно на карту. Также на карте можно построить полигон и получить анализ по выявленным изменениям по выбранной площади.

ris_4Рис. 4. Система мониторинга Сочи. Карта выявленных изменений окружающей среды

В настоящее время по результатам работы системы ведутся работы по подключению дополнительных данных и передачи полученной информации для работы в Росприроднадзор.

МОНИТОРИНГ ПОЖАРОВ НА ОСОБО ОХРАНЯЕМЫХ ПРИРОДНЫХ ТЕРРИТОРИЯХ

Второй прикладной задачей, решаемой на базе ситуационного центра Минприроды России, в целях охраны окружающей среды, является задача детектирования вероятных очагов пожаров на особо охраняемых природных территориях (ООПТ) и рассылка оповещений об их обнаружении посредством электронной почты и СМС-сообщений (рис. 5). Данная система работает с бесплатными данными низкого разрешения в инфракрасном диапазоне (спутниковые данные MODIS, NOAA, а также система принимает уже обработанные данные).

ris_5Рис. 5. Мониторинг пожаров

Система детектирования пожаров обеспечивает решение следующих задач:

  • распознавание возможных очагов пожаров и пожароопасных ситуаций с использованием технологий ДЗЗ;
  • проведение оповещения заинтересованных должностных лиц и ведомственных структур об обнаружении возможных очагов пожаров;
  • отображение детальной информации о возможных очагах пожаров в зонах особо охраняемых природных территорий федерального значения на картах и космических снимках.

В состав системы входит свободное программное обеспечение для отображения ГИС информации о выявленных очагах пожара, а также специальные модули для обработки снимков и детектирования вероятных очагов пожаров, для рассылки сообщений посредством СМС и электронной почты.

Кроме выполнения своей непосредственной задачи — оперативное предупреждение о возможности возникновения пожара, применение системы в деятельности ситуационного центра в совокупности с налаженным процессом по контролю за тушением пожаров — система интегрирована в процесс по подготовке регулярной сводки о пожарной обстановке для руководства ООПТ, мониторинге и анализе эффективности и достаточности существующих противопожарных средств на территориях ООПТ и в их ближайшем окружении, подготовке общей отчетности по пожарной обстановке.

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ДЗЗ ДЛЯ ЗАДАЧ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА

Ситуационный центр Минприроды России постоянно развивается. Увеличивается количество сценариев работы с информацией, прикладных коммуникаций, применяемых в работе средств, решений и методов. Изменяются и подходы к решению тех или иных задач.  С другой стороны ситуационный центр и Российский фонд информации являются своего рода интеграторами информационных процессов в системе Минприроды России. Поэтому отработанные и имеющие практический выход информационные решения не требующие межведомственного взаимодействия должны работать и используются непосредственно в подведомственных органах исполнительной власти.

Тем не менее, имеющиеся наработки в области использования ДЗЗ для решения экологических задач планируется использовать в различных целевых программах и мероприятиях Минприроды России, таких как мониторинг мероприятий ФЦП Байкал, выявление и ликвидация несанкционированных свалок твердых бытовых отходов.

В целом, политика развития направлена на то, что бы ситуационный центр Минприроды России наращивал свои возможности по ситуационному анализу и оставался эффективным и востребованным элементом государственного и общественного информационного взаимодействия.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ