В Институте космических исследований РАН 24 ноября 2016 года состоялся пресс-тур на тему «Системы спутникового мониторинга». С журналистами встретились доктор технических наук Евгений Аркадьевич Лупян — руководитель отдела технологий спутникового мониторинга, заместитель директора ИКИ РАН, доктор технических наук Сергей Александрович Барталев — заведующий лабораторией спутникового мониторинга наземных экосистем, академик РАН Лев Матвеевич Зеленый — директор ИКИ РАН. Ученые рассказали журналистам о современных системах мониторинга Земли из космоса.
Сегодня на орбите работают почти полторы сотни спутников, получающих огромные объемы информации о сельскохозяйственных угодьях, вулканах, состоянии Мирового океана, погодных условиях и т.д. Основная задача сейчас — создание специальных инструментов, которые могут обработать полученную информацию, или, по словам Льва Матвеевича Зеленого, «приготовить из этого бульона продукт» для каждого конкретного потребителя (Министерства сельского хозяйства, Министерства по чрезвычайным ситуациям и т.д.).
Евгений Аркадьевич Лупян, руководитель отдела технологий спутникового мониторинга
Разработка таких технологий ведется в ИКИ с начала двухтысячных годов по инициативе института (специального финансирования на проект никогда не выделялось). Создана уникальная система GEOSMIS. Она открыта любым спутникам и любым типам данных: оптическим, радарным и прочим, как российским, так и зарубежным. Так работают далеко не все системы — например, NASA использует только национальные спутники. Кроме того, она полностью автоматизирована: получение данных, предварительная обработка, фильтрация облаков, тематическая обработка — все происходит почти без участия человека. Наконец, у этой системы развитый аналитический инструментарий. Любой пользователь может зарегистрироваться на сайте и получить доступ к огромному массиву данных. Их не нужно у себя хранить, можно просто иметь доступ и возможность анализировать эту информацию.
Существует несколько специализированных сервисов дистанционного зондирования Земли. Особенно подробно Сергей Александрович Бартаеёв рассказал корреспондентам «Научной России» о системах «VEGA-PRO» и «ИСДМ-Рослесхоз».
«VEGA-PRO» осуществляет мониторинг возобновляемых биологических ресурсов. Сервис был создан в 2013 году совместно специалистами ИКИ РАН и Института космических исследований Земли при поддержке фонда Сколково. Информацию, предоставляемую этим сервисом, используют специалисты в области сельского и лесного хозяйства. Система постоянно анализирует около 300 000 объектов.
Фактически каждый пользователь может найти информацию о любом поле России. И не просто увидеть его на карте, а узнать, какие культуры там выращивают, в каком они состоянии и насколько продуктивны. Количество и состояние биомассы в совокупности с другими данными, например метеоданными, позволяет прогнозировать урожай. В конце встречи Лев Матвеевич Зеленый рассказал, как он заявил в Совете Федерации, что специалисты дистанционного зондирования Земли прогнозируют большой урожай в 2016 году. В такое «космическое» предсказание академики из Института сельского хозяйства не поверили. Однако данные из космоса подтвердились — урожай в этом году уникальный.
Также с помощью сервиса «VEGA-PRO» можно отслеживать число заброшенных сельскохозяйственных земель, их нецелевое использование. Пока этими уникальными данными Министерство сельского хозяйства не пользуется.
«ИСДМ-Рослесхоз» создавалась по заказу Федерального агентства лесного хозяйства и была введена в эксплуатацию в 2004 году. «ИСДМ-Рослесхоз» использует информацию с 15 космических аппаратов, а также метеоданные, наземные наблюдения, данные грозопеленгации. Главная задача системы — предоставление информации о состоянии лесных массивов, о лесных пожарах. В системе можно найти информацию о количестве пожаров за любой период времени в любом регионе. Кроме того, она фиксирует кромку пожара, что очень важно для борьбы с бедствием, а также прогнозирует, как ситуация может развиваться. Данные собираются не только по территории России, но и по всему Восточному полушарию.
Вот как это помогает бороться с пожарами и предотвращать гибель людей и уничтожение лесных массивов. Система обнаруживает пожар. В режиме реального времени информация немедленно попадает в диспетчерскую службу «Авиалесохраны» (учреждение, осуществляющее эксплуатацию системы) в городе Пушкине (Московская обл.), а также в региональные центры, которые организуют тушение пожаров.
Согласно полученным графикам, с 2009 по 2015 год площадь лесов постоянно сокращается, причем в 2015 году была достигнута почти критическая отметка, которая ни разу не наблюдалась с 2000 года (начало регулярных наблюдений). Это связано со многими факторами: пожары, вырубки, неблагоприятные природные факторы. С последними бороться очень сложно. Например, последствия лесного пожара зависят от его места и времени. Так, хвойный лес почти гибнет из-за пожара, в отличие от лиственных лесов. А весной в результате пожара лес пострадает меньше, чем летом из-за разного количества осадков. «Мы можем смягчать воздействие природных факторов, но не можем их полностью предотвратить, какие бы системы мониторинга не применялись» — подытожил Барталев.
Сергей Александрович Барталёв, заведующий лабораторией спутникового мониторинга наземных экосистем
Развивается региональный сектор — создан сервис «VEGA-Приморье». Это региональная ветка общей система «VEGA». Региональный сервис получает информацию с геостационарного спутника «Химавари» японского производства. Геостационарный спутник висит над одной точкой и наблюдает все время одну территорию, что позволяет проводить мониторинг значительно чаще и обнаруживать пожары гораздо быстрее, чем это делает федеральная система по стране. В целом, отметил Сергей Александрович, многие регионы заинтересованы в разработке подобных систем. Однако для северных районов страны создать такую систему пока не представляется возможным, поскольку все геостационарные спутники находятся в районе экватора и могут собирать информацию только о юге России.
Спутники для получения данных используются и российские, и зарубежные. Вторых пока больше, потому что они, как правило, позволяют получать изображения более высокого уровне. Кроме того, если работа с иностранными спутниками отлажена, то для работы с российскими требуются новые алгоритмы. Разработка новых технологий займет время, поэтому можно говорить, что только через два-три года российские спутники начнут использоваться более полно.
Кроме описанных двух систем существует ряд других:
ВЕГА-Science — анализирует состояние и динамику растительного покрова на всей территории Северной Евразии за период с начала XXI столетия;
See The Sea — занимается исследованием явлений и процессов в Мировом океане;
VolSatView — осуществляет контроль вулканической активности Камчатки и Курил;
Отраслевая система мониторинга Федерального агентства по рыболовству (ОСМ Росрыболовства) — занимается мониторингом водных биологических ресурсов, наблюдением и контролем за промысловой деятельностью судов;
Объединенная система работы с данными центров НИЦ «Планета» Федерального агентства по гидрометеорологиии и мониторингу окружающей среды — предоставляет данные для решения различных задач гидрометеорологии, а также прогнозирования чрезвычайных ситуаций и опасных явлений;
VEGA-GEOGLAM — осуществляет мониторинг сельского хозяйства по всему миру. Это разработка Института космических исследований Российской академии наук в рамках проекта SIGMA при поддержке Рамочной программы Европейской комиссии FP7. Система VEGA-GEOGLAM является веб-сервисом глобального спутникового мониторинга сельского хозяйства и предоставляет доступ к спутниковым данным широкому кругу пользователей.
В конце встречи директор института Лев Матвеевич Зеленый отметил, что наработки, полученные в результате создания системы дистанционного зондирования Земли, используются и при исследовании Венеры, и Марса, и Луны, то есть имеют большое будущее в деле освоения космического пространства.
Лев Матвеевич Зеленый, директор ИКИ РАН
Журналистам в ходе пресс-тура показали серверы, где хранится информация из космоса — в онлайне постоянно находится около петабайта информации. Также была продемонстрирована антенна, принимающая сигнал спутника, когда он пролетает над Москвой.
Интересующимся сообщаем, что на сайте Центра коллективного пользования «ИКИ-Мониторинг» можно зарегистрироваться и увидеть поля, пожары и прочее.
Список публикаций и сюжетов:
НТВ – сюжет «Взгляд из космоса: новая спутниковая платформа позволит решать множество практических задач» http://www.ntv.ru/novosti/1718836
5 канал – сюжет «Ученые РАН рассказали о системах мониторинга Земли из космоса» http://www.5-tv.ru/news/112537/
