Эксπир
Регистрация / Вход

Технологии оценки состояния и динамики растительных ресурсов наземных экосистем на основе дистанционного мониторинга

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.525.11.5005
Организация
НИИ "АЭРОКОСМОС"
Руководитель работ
Бондур Валерий Григорьевич
Продолжительность работ
2007 - 2009, 24 мес.
Бюджетные средства
149,5 млн
Внебюджетные средства
50,01 млн

Обеспечение оперативного и регулярного дистанционного мониторинга наземных экосистем для охраны, рационального использования и воспроизводства их растительных ресурсов.

Соисполнители

Организация
ЗАО "НТЦ "Реагент"
Организация
МИИГАиК
Организация
ФГБОУ ВО "МГУЛ"

Участники проекта

Зам. руководителя работ
Карачевцева Ирина Петровна

Этапы проекта

1
08.10.2007 - 31.10.2007
При выполнении 1 этапа работ по теме согласно техническому заданию и календарному плану должны были быть проведены следующие работы:
1. Выполнен аналитический обзор научно-технической литературы и нормативной документации.
2. Разработана архитектура и общие принципы функционирования системы оценки состояния и динамики растительности по данным дистанционного мониторинга.
3. Разработаны методы обработки данных дистанционного мониторинга.
4. Разработаны концепция и архитектура информационно-аналитической системы валидации для обеспечения конкурентоспособности разрабатываемых технологий.
5. Разработана структура комплексного стенда для проведения макетирования и отработки технических и технологических решений (комплексный стенд).
Результаты работы:
1. Проведен аналитический обзор по существующим методам оценки состояния и динамики растительных ресурсов наземных экосистем на основе аэрокосмического мониторинга, системам сбора, обработки и распространения данных дистанционного зондирования Земли, а также проанализирована нормативно-правовая и нормативно-техническая документация.
Проведенный анализ существующих методов обработки позволил выработать рекомендации по выбору направлений исследований при разработке технологий для оценки состояния и динамики растительных ресурсов наземных экосистем, которые будет отличать: высокая достоверность и оперативность получения информации о состоянии растительного покрова и его динамике, возможность получения большого числа целевых параметров объектов мониторинга при относительно незначительной стоимости получаемых данных, существенное расширение сферы применения разрабатываемых технологий и специальная адаптация под нужды конкретного пользователя, возможность работы в любых труднодоступных регионах Российской Федерации, возможность проведения исследований на локальном, региональном и глобальном уровнях.
2. Разработана архитектура и принципы функционирования системы оценки состояния и динамики растительности по данным аэрокосмического мониторинга. Принципы функционирования системы охватывают весь цикл сбора и анализа информации о состоянии растительности наземных экосистем – от производства наблюдений до получения конечного информационного продукта и доведения его до конкретных пользователей, в том числе: сбор аэрокосмических данных, предварительная обработка аэрокосмических данных, создание оперативного архива, предоставление оперативной аэрокосмической информации пользователю, тематическая обработка аэрокосмических данных, создание долговременного архива аэрокосмической информации, создание долговременного архива характеристик растительности, сопоставление данных и выявление изменений, постобработка изображений участков изменений и их подготовка для включения в цифровую карту растительности, актуализация цифровых карт и атрибутивной информации в составе базы данных ГИС, а также предоставление потребителю информационного продукта и услуг.
Система оценки состояния и динамики растительности по данным дистанционных наблюдений представляет собой логически обоснованную, взаимосвязанную совокупность методического, алгоритмического, программного и технического обеспечения оперативного и регулярного аэрокосмического мониторинга наземных экосистем. Доступ конечного пользователя к информации может быть реализован на основе электронных карт, динамически управляемыми в среде ГИС. Конечный результат при выявлении и оценке состояния растительного покрова будет представлен не только долговременными архивами изображений и характеристик растительности, но также в виде актуализированных электронных тематических карт различной степени детальности (масштаба) с отображением количественных и качественных характеристик объектов растительного покрова.
3. Разработаны методы обработки данных дистанционного мониторинга в виде многоуровневой сегментации аэрокосмических изображений с использованием структурно-пространственной модели. Разработаны методические указания по использованию и применению методов обработки данных дистанционного мониторинга, которые предназначены для специалистов, работающих в области оценки состояния и динамики растительных ресурсов. В методических указаниях даются рекомендации и описана последовательность операций обработки аэрокосмических изображений для решения различных задач инвентаризации лесных ресурсов (как части растительного покрова наземных экосистем). Для каждой из приведенных задач рассмотрены особенности проведения инвентаризации лесов, произрастающих в различных регионах страны с разными лесорастительными условиями, а также различной интенсивностью ведения лесного хозяйства и лесопользования.
4. Разработана концепция и архитектура информационно-аналитической системы валидации для обеспечения конкурентоспособности разрабатываемых технологий, предоставляющая возможность выявления интеллектуализированных массивов информационных данных, проводить структурный анализ этих массивов. При разработке концепции и архитектуры информационно-аналитической системы валидации объектами исследования являлись методы и технологии обработки аэрокосмических данных.
5. Разработана структура и спецификации оборудования на комплексный стенд. Комплексный стенд предназначен для проведения макетирования и отработки технических и технологических решений, необходимых для создания базовых автоматизированных технологий. Комплексный стенд будет обеспечивать имитацию работы системы дистанционного мониторинга, включая возможность получения данных отдельными приборами, получения спутниковых данных с помощью антенных комплексов, организацию архива данных, установку и тестирование программного обеспечения при приеме, предварительной и тематической обработке аэрокосмических данных, а также при совместной обработке результатов различных видов аэрокосмической съемки. Разработана и представлена блок-схема комплексного стенда с описанием общих принципов его функционирования.

При выполнении 1 этапа по теме все работы выполнены в соответствии с техническим заданием и календарным планом.
Развернуть
2
01.11.2007 - 31.12.2007
Разработаны технические требования к базовым автоматизированным технологиям, разработаны технические предложения на комплексный стенд, осуществлен сбор и анализ аэрокосмических данных для создания и ведения долговременных архивов, проведены патентные исследования, разработаны структура и состав учебно-методического комплекса (УМК) по оценке состояния и динамики растительных ресурсов наземных экоситем на основе данных дистанционног мониторинга, произведены комплектация и монтаж составных частей комплексного стенда, разработана эксплуатационная документация на составные части комплексного стенда.
Развернуть
3
01.01.2008 - 30.06.2008
1. Разработаны методы определения и оценки состояния растительных ресурсов по результатам тематической обработки аэрокосмических данных, в том числе методы и алгоритмы определения качественных и количественных характеристик растительного покрова.
На основе разработанных методов и алгоритмов созданы:
? Методики определения оценок состояния и динамики растительного покрова по данным дистанционного мониторинга.
? Алгоритмы определения качественных и количественных характеристик растительных ресурсов.
? Методика получения объективных автоматизированных оценок состояния растительности.

2. Разработаны алгоритм функционирования информационно-аналитической системы валидации и методика создания экспертной системы дистанционного мониторинга растительных ресурсов наземных экосистем.

3. Разработаны структура долговременных архивов данных дистанционного мониторинга, в том числе о характеристиках растительных ресурсов.

4. Для верификации разработанных методов оценки и прогнозов состояния растительности проведены:
? разработка Программы подспутниковых исследований на тестовых участках;
? сбор и анализ материалов космической съемки, в том числе данных многоспектральной съемки.

5. Проведено эскизное проектирование программного обеспечения АРМ-ов базовых автоматизированных технологий оценки состояния и динамики растительных ресурсов:
? разработаны структура и алгоритм функционирования базовых автоматизированных технологий;
? разработаны алгоритмы для базового программного обеспечения (базовое ПО) сбора и ведения долговременных архивов данных дистанционных наблюдений;
? разработаны алгоритмы специального ПО для обработки данных дистанционного мониторинга (специальное ПО);
? разработана Пояснительная записка к эскизному проекту.
6. Создан комплексный стенд для макетирования и отладки разрабатываемых технологий:
? проведены работы по изготовлению и отладке комплексного стенда;
? разработана эксплуатационная документация на комплексный стенд.
Развернуть
4
01.07.2008 - 31.12.2008
1. С использованием собранных аэрокосмических и подспутниковых данных, а также на основании результатов экспериментальных исследований на комплексном стенде, проведены отработка и апробация разработанных методов выявления и оценки характеристик растительного покрова и других типов наземных экосистем. Полученные результаты представлены в промежуточном научно-техническом отчете, а также в протоколах и актах экспериментальных исследований.
2. Разработана информационно-аналитическая база системы валидации для обеспечения конкурентоспособности разрабатываемых технологий оценки и динамики растительных ресурсов наземных экосистем на основе дистанционного мониторинга.
3. Создан макет долговременных архивов данных дистанционного мониторинга, в том числе о характеристиках растительных ресурсов, обеспечивающий возможности доступа к данным, осуществления запросов по поиску, просмотра информации с описанием данных.
4. Проведена космическая съемка для формирования информационного обеспечения макета долговременных архивов данных дистанционного мониторинга. Получены данные с 8 типов космической аппаратуры различных спутников с пространственным разрешением от 2.5 м до 1 км.
5. Разработаны и составлены учебные, учебно-методические, методические пособия и рекомендации по использованию результатов дистанционного мониторинга для оценки состояния и динамики изменения растительных ресурсов.
6. Разработан технический проект на программное обеспечение АРМ-ов базовых автоматизированных технологий оценки состояния и динамики растительных ресурсов наземных экосистем на основе дистанционного мониторинга. Результаты разработки представлены в пояснительной записке к техническому проекту, в том числе:
? разработаны технологические схемы базовых автоматизированных технологий;
? разработана структура входных и выходных данных базового и специального ПО;
? окончательно определена конфигурация технических средств.
Полученные результаты представлены в протоколах отладки программного обеспечения отдельных модулей.
Развернуть
5
01.01.2009 - 30.06.2009
Разработаны: технология предварительной обработки данных дистанционных наблюдений обеспечивает формирование временных серий улучшенных композитных изображений с периодичностью от 7 дней до 3 месяцев. Создано базовое программное обеспечение для сбора и ведения долговременных архивов, рассчитанное на работу с архивами данных емкостью достигающей 250 Тбт, и скоростью поступления исходных данных дистанционных наблюдений до 500 Гбт в день.
Развернуть
6
01.07.2009 - 31.10.2009
Задачи, поставленные на заключительном этапе 6 комплексного проекта, полностью решены и соответствуют требованиям Технического задания. Сравнительный анализ отечественных и зарубежных работ позволяет сделать вывод о том, что выполненные разработки технологий оценки состояния растительности по данным дистанционных наблюдений являются оригинальными и опережают мировые тенденции. Информационные услуги, оказываемые с помощью разработанных технологий, будут содействовать улучшению существующих технических решений в специализированных отраслевых системах спутникового мониторинга, обеспечивая их эффективную эксплуатацию на основе комплексной обработки разнородных аэрокосмических данных, а также способствовать охране, рациональному использованию и оценке состояния растительных ресурсов, что является важным направлением развития национальной экономики, особенно в связи с изменениями в лесном законодательстве Российской Федерации.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

2.5 Осуществление комплексных проектов, в том числе разработка конкурентоспособных технологий, предназначенных для последующей коммерциализации в области рационального природопользования
Тема
Технологии оценки состояния и динамики растительных ресурсов наземных экосистем на основе дистанционного мониторинга.
Продолжительность работ
2007 - 2009, 27 мес.
Бюджетные средства
150 млн
Количество заявок
7
Тема
Оценка влияния природных и антропогенных факторов на динамику морских экосистем как основа для разработки методологии экологической безопасности приморских регионов и технологий сохранения биологических ресурсов морей России.
Продолжительность работ
2011 - 2013, 22 мес.
Бюджетные средства
0 млн
Количество заявок
0
Тема
Разработка научно-методического обеспечения оценки устойчивости наземных и водных экосистем к воздействию добычи и транспортировки углеводородного сырья с целью создания системы комплексного экологического мониторинга в разных ландшафтно-климатических условиях.
Продолжительность работ
2007 - 2008, 17 мес.
Бюджетные средства
12 млн
Количество заявок
8
Тема
Анализ потребностей и динамики использования в зарубежных странах русскоязычных электронных образовательных ресурсов и программ дистанционного обучения в сфере изучения русского языка
Продолжительность работ
2014, 6 мес.
Бюджетные средства
0,91 млн
Количество заявок
1
Тема
Проведение проблемно-ориентированных прикладных исследований в области технологии заготовки и воспроизводства лесных ресурсов.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 14 мес.
Бюджетные средства
36 млн
Количество заявок
15