Ðгольцов Ð.Ю., ÐброÑимов Ð.Ð’.
Ежегодно Ð·Ð½Ð°Ñ‡Ð¸Ñ‚ÐµÐ»ÑŒÐ½Ð°Ñ Ñ‡Ð°Ñть леÑов РоÑÑии подвергаетÑÑ Ð²Ð¾Ð·Ð´ÐµÐ¹Ñтвию оÑлаблÑющих факторов: рубок, пожаров, Ñильных ветров и пр.
Ðаиболее подходÑщими Ð´Ð»Ñ Ñ€ÐµÐ³ÑƒÐ»Ñрного мониторинга леÑного фонда данными диÑтанционного Ð·Ð¾Ð½Ð´Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð—ÐµÐ¼Ð»Ð¸ (ДЗЗ) из коÑмоÑа ÑвлÑÑŽÑ‚ÑÑ Ð¾Ð¿Ñ‚Ð¸Ñ‡ÐµÑкие мультиÑпектральные Ñнимки Ñреднего Ñ€Ð°Ð·Ñ€ÐµÑˆÐµÐ½Ð¸Ñ (5–15 м).
Такое разрешение доÑтаточно Ð´Ð»Ñ Ð²Ñ‹ÑÐ²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð±Ð¾Ð»ÑŒÑˆÐ¸Ð½Ñтва воздейÑтвий и негативных процеÑÑов в леÑах: вырубки, ветровалы, территории, пройденные пожарами, погибшие наÑаждениÑ, а выÑÐ¾ÐºÐ°Ñ Ð¿Ð¾Ð²Ñ‚Ð¾Ñ€ÑемоÑть Ñъемки (вплоть до еженедельной) и Ð±Ð¾Ð»ÑŒÑˆÐ°Ñ Ð¿Ð»Ð¾Ñ‰Ð°Ð´ÑŒ Ñнимков (60–300 км) позволÑÑŽÑ‚ Ñффективно контролировать огромные площади леÑов РоÑÑии.
ОтечеÑтвенные аппараты «РеÑурÑ-П» раÑполагают ÑенÑором, имеющим ÑоответÑтвующее разрешение и отвечающим по Ñвоим характериÑтикам решению задачи – Ñто аппаратура КШМСÐ-Ð’Ð :
- ПроÑтранÑтвенное разрешение — 12 м в панхроматичеÑком канале и 23,8 м на пикÑеле в мультиÑпектральных диапазонах
- Ширина полоÑÑ‹ Ñъемки — 97 км.
- Четыре Ñпектральных диапазона, Ð²ÐºÐ»ÑŽÑ‡Ð°Ñ Ð±Ð»Ð¸Ð¶Ð½Ð¸Ð¹ ИК
Однако, Ñнимки ÑиÑтемы КШМСÐ-Ð’Ð Ð´Ð»Ñ Ð²Ñ‹Ð¿Ð¾Ð»Ð½ÐµÐ½Ð¸Ñ ÑкÑпериментальных работ переданы не были.
Ð’ рамках ÑущеÑтвующей в компании технологии Ñнимки ÑверхвыÑокого разрешениÑ, к которым в чаÑтноÑти отноÑÑÑ‚ÑÑ Ð¸ данные «Геотон-Л1», переданные Ð´Ð»Ñ ÑкÑперимента, иÑпользуютÑÑ Ð² качеÑтве уточнÑющей, заверочной, информации об изменениÑÑ… в леÑах. Таким образом, на первом Ñтапе технологии автоматичеÑки по Ñнимкам Ñреднего Ñ€Ð°Ð·Ñ€ÐµÑˆÐµÐ½Ð¸Ñ Ð²Ñ‹ÑвлÑÑŽÑ‚ÑÑ Ð¸Ð·Ð¼ÐµÐ½ÐµÐ½Ð¸Ñ, а на втором — по Ñнимкам ÑверхвыÑокого Ñ€Ð°Ð·Ñ€ÐµÑˆÐµÐ½Ð¸Ñ ÑƒÑ‚Ð¾Ñ‡Ð½ÑÑŽÑ‚ÑÑ Ð¸Ñ… контура, уточнÑÑŽÑ‚ÑÑ Ð¿Ð°Ñ€Ð°Ð¼ÐµÑ‚Ñ€Ñ‹, выполнÑетÑÑ Ð¿Ñ€Ð¾Ð²ÐµÑ€ÐºÐ° и редактирование.
Отработка оÑновной чаÑти технологии выполнÑлаÑÑŒ Ð´Ð»Ñ Ð·Ð°Ñ€ÑƒÐ±ÐµÐ¶Ð½Ñ‹Ñ… данных ДЗЗ из коÑмоÑа — Sentinel-2 (макÑимальное проÑтранÑтвенное разрешение — 10 м, 13 Ñпектральных диапазонов, ширина Ñъемки —290 км).
ПоÑтоÑнно пополнÑющийÑÑ Ð°Ñ€Ñ…Ð¸Ð² данных ДЗЗ Ñ ÐºÐ¾ÑмичеÑкого аппарата (КÐ) ЕвропейÑкого коÑмичеÑкого агентÑтва Sentinel-2 обеÑпечивает пользователей выÑокоточной, Ñовременной и доÑтупной информацией. Ð’Ñ‹ÑÐ¾ÐºÐ°Ñ Ð¿Ñ€Ð¾Ð¸Ð·Ð²Ð¾Ð´Ð¸Ñ‚ÐµÐ»ÑŒÐ½Ð¾Ñть КРделает его Ñффективным инÑтрументом Ð´Ð»Ñ Ð¾Ð±Ð½Ð°Ñ€ÑƒÐ¶ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¸ оценки поврежденных леÑных учаÑтков на большой площади.
СпециалиÑтами компании «Совзонд» были отработаны технологии автоматизированной обработки Ñнимков Sentinel-2 Ð´Ð»Ñ Ð¼Ð¾Ð½Ð¸Ñ‚Ð¾Ñ€Ð¸Ð½Ð³Ð° вырубок Ñ Ð¿Ð¾Ñледующей верификацией результатов по отечеÑтвенным данным выÑокого Ñ€Ð°Ð·Ñ€ÐµÑˆÐµÐ½Ð¸Ñ Ñо Ñпутников «РеÑурÑ-П».
Получение данных Sentinel-2
За поÑледний год в Ñети интернет поÑвилоÑÑŒ множеÑтво ÑервиÑов, предоÑтавлÑющих доÑтуп к данным Sentinel-2.
Вот некоторые из них:
- официальный Ñайт проекта Copernicus (scihub.copernicus.eu/dhus/#/home);
- портал Sentinel-Hub, позволÑющий проÑматривать и отбирать имеющиеÑÑ Ñнимки в реальном разрешении и в любых ÑочетаниÑÑ… каналов (apps.sentinel-hub.com/sentinel-playground);
- LandViewer — удобные фильтры поиÑка Ð´Ð»Ñ Ð¿Ñ€Ð¾Ñмотра и загрузки Ñнимков Sentinel-2 и Landsat-8 (lv.eosda.com);
- EarthExplorer (earthexplorer.usgs.gov/);
- загрузка данных через AWS — Amazon Web Services (aws.amazon.com/ru/public-datasets/sentinel-2).
Обработка данных Sentinel-2
Ð’Ñе технологичеÑкие процеÑÑÑ‹: подбора, загрузки, обработки Ñнимков Sentinel-2 выполнÑÑŽÑ‚ÑÑ Ð² Ñпециализированном приложении, доÑтуп к которому оÑущеÑтвлÑетÑÑ Ñ‡ÐµÑ€ÐµÐ· веб-интерфейÑ. Ð”Ð»Ñ Ð°Ð²Ñ‚Ð¾Ð¼Ð°Ñ‚Ð¸Ð·Ð°Ñ†Ð¸Ð¸ выÑÐ²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¸ векторизации вырубок разработан программный модуль AutoFelling (риÑ. 1).
Минимальным входным набором данных Ð´Ð»Ñ Ñ€Ð°Ð±Ð¾Ñ‚Ñ‹ Ð¼Ð¾Ð´ÑƒÐ»Ñ Ñлужат 2 Ñнимка Sentinel-2 (за начальную и конечную даты мониторинга), прошедшие предварительную обработку на Ñервере, и маÑка облаков, Ð¸Ð´ÑƒÑ‰Ð°Ñ Ð² Ñтандартной поÑтавке. Ðа выходе модуль формирует композит разновременных Ñнимков и векторный Ñлой вырубок (риÑ. 2).
РиÑ.2.  Входные данные и результат работы Ð¼Ð¾Ð´ÑƒÐ»Ñ Ð°Ð²Ñ‚Ð¾Ð¼Ð°Ñ‚Ð¸Ð·Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð½Ð¾Ð³Ð¾ выÑÐ²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð²Ñ‹Ñ€ÑƒÐ±Ð¾Ðº
ИÑпользование Ð¼Ð¾Ð´ÑƒÐ»Ñ Ð¿Ð¾Ð·Ð²Ð¾Ð»Ñет значительно Ñократить трудозатраты на мониторинг вырубок на больших по площади территориÑÑ…. Так Ñреднее Ð²Ñ€ÐµÐ¼Ñ Ð¾Ð±Ñ€Ð°Ð±Ð¾Ñ‚ÐºÐ¸ 1 гранулы (10 000 кв. км) ÑоÑтавлÑет около 5–10 минут, в завиÑимоÑти от количеÑтва вырубок и мощноÑти компьютера.
Ð’ÐµÑ€Ð¸Ñ„Ð¸ÐºÐ°Ñ†Ð¸Ñ Ñ€ÐµÐ·ÑƒÐ»ÑŒÑ‚Ð°Ñ‚Ð¾Ð² по Ñнимкам «РеÑурÑ-П»
Ð”Ð»Ñ Ð²ÐµÑ€Ð¸Ñ„Ð¸ÐºÐ°Ñ†Ð¸Ð¸ полученного векторного ÑÐ»Ð¾Ñ Ð²Ñ‹Ñ€ÑƒÐ±Ð¾Ðº в рамках опиÑываемой технологии иÑпользуютÑÑ Ð¾Ñ‚ÐµÑ‡ÐµÑтвенные данные ДЗЗ «РеÑурÑ-П». Данные выÑокого Ñ€Ð°Ð·Ñ€ÐµÑˆÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ð·Ð²Ð¾Ð»ÑÑŽÑ‚ точно идентифицировать объект как вырубку, оценить Ñоблюдение правил заготовки древеÑины, а также уточнить плановое положение вырубки до маÑштаба 1:10 000.
Ð”Ð»Ñ Ð¾Ð±Ñ€Ð°Ð±Ð¾Ñ‚ÐºÐ¸ данных Ñ ÐšÐ Â«Ð ÐµÑурÑ-П» разработан модуль (риÑ. 3), который обеÑпечивает выполнение Ñледующих видов обработки: геометричеÑÐºÐ°Ñ ÐºÐ¾Ñ€Ñ€ÐµÐºÑ†Ð¸Ñ данных — oртотранÑформирование; улучшение проÑтранÑтвенного Ñ€Ð°Ð·Ñ€ÐµÑˆÐµÐ½Ð¸Ñ Ñпектрального Ñнимка — pansharpening.
РиÑ.3. Внешний вид Ð¼Ð¾Ð´ÑƒÐ»Ñ Ð¾Ð±Ñ€Ð°Ð±Ð¾Ñ‚ÐºÐ¸ данных «РеÑурÑ-П»/Геотон
По нашим оценкам точноÑть ортоизображений «РеÑурÑ-П», Ñформированных по RPC-коÑффициентам, ÑоÑтавлÑет 10-15 м, что ÑоответÑтвует маÑштабу 1:25 000. ÐžÑ‚ÐºÐ»Ð¾Ð½ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð½Ð¾ÑÑÑ‚ ÑиÑтематичеÑкий характер, и при необходимоÑти, изображение может быть Ñкорректировано до маÑштаба 1:10 000 по неÑкольким опорным точкам.
РиÑ.4. Оценка точноÑти ортоизображений «РеÑурÑ-П» по Публичной кадаÑтровой карте РоÑрееÑтра
Полученные ортоизображениÑ иÑпользуютÑÑ Ð² качеÑтве визуальной базы Ð´Ð»Ñ ÐºÐ¾Ð½Ñ‚Ñ€Ð¾Ð»Ñ Ñ‚Ð¸Ð¿Ð¾Ð² и ÑƒÑ‚Ð¾Ñ‡Ð½ÐµÐ½Ð¸Ñ ÐºÐ¾Ð½Ñ‚ÑƒÑ€Ð° вырубок, ранее автоматичеÑки выÑвленных по Ñнимкам Ñреднего Ñ€Ð°Ð·Ñ€ÐµÑˆÐµÐ½Ð¸Ñ Sentinel-2 (риÑ. 5).
РиÑ. 5.  Пример выÑÐ²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¸ верификации вырубки по данным ДЗЗ Sentinel-2 и «РеÑурÑ-П» на территорию ВоронежÑкой обл.
По дешифровочным ÑвойÑтвам Ñнимки «РеÑурÑ-П» незначительно уÑтупают продуктам, Ñозданным на базе коÑмичеÑких Ñнимков QuickBird и IKONOS. Полученные Ñ ÐšÐ Â«Ð ÐµÑурÑ-П» Ð¾Ñ€Ñ‚Ð¾Ð¸Ð·Ð¾Ð±Ñ€Ð°Ð¶ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ñ€Ð¸Ð³Ð¾Ð´Ð½Ñ‹ Ð´Ð»Ñ ÑÐ¾Ð·Ð´Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð¸ Ð¾Ð±Ð½Ð¾Ð²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð»ÐµÑных карт и планов 1:10 000 — 1:25 000 маÑштабов (риÑ. 6,7).
а) Фрагмент улучшенного Ð¸Ð·Ð¾Ð±Ñ€Ð°Ð¶ÐµÐ½Ð¸Ñ Â«Ð ÐµÑурÑ-П», разрешение 0,7 м; Ñинтез RGB
б) Фрагмент улучшенного Ð¸Ð·Ð¾Ð±Ñ€Ð°Ð¶ÐµÐ½Ð¸Ñ Â«Ð ÐµÑурÑ-П», разрешение 0,7 м; Ñинтез CIR
РиÑ. 6.  ЛеÑные культуры на Ñтарой вырубке
РиÑ. 7. ЛеÑной учаÑток на Ñнимке «РеÑурÑ-П», Ñинтез CIR
Ð Ð°Ð·Ñ€Ð°Ð±Ð¾Ñ‚Ð°Ð½Ð½Ð°Ñ Ñ‚ÐµÑ…Ð½Ð¾Ð»Ð¾Ð³Ð¸Ñ Ð²Ð½ÐµÐ´Ñ€ÐµÐ½Ð° на базе Ñлужбы главного инженера компании «Совзонд».  С применением теÑтовых данных разработан ÐºÑƒÑ€Ñ Ð¾Ð±ÑƒÑ‡ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð´Ð»Ñ ÑпециалиÑтов леÑного хозÑйÑтва, подготовлен набор данных, ÑƒÐ¿Ñ€Ð°Ð¶Ð½ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾ их обработке и методичеÑкие указаниÑ, вÑе технологичеÑкие цепочки опиÑаны в пошаговых инÑтрукциÑÑ…. ÐšÑƒÑ€Ñ Ñ€Ð°ÑÑчитан на 1 день обучениÑ.