Многоцелевая автоматизированная система космического агромониторинга ИКИТ СФУ – состояние и перспективы

В докладе рассматривается опыт построения и основные направления развития автоматизированной системы агромониторинга Красноярского края, созданной в институте космических и информационных технологий Сибирского федерального университета.
Технологическая основа системы была заложена в 2009 году в рамках проекта по созданию автоматизированной системы приема, хранения и обработки космических снимков (АСПКС) СФУ, в которой, с момента создания, осуществляется накопление, обработка и выдача по запросу космических снимков на территорию Красноярского края на основе картографического web-интерфейса [1].
Впоследствии, система была существенно доработана за счет развития средств обработки космических снимков, а также средств представления и визуализации векторной и атрибутивной информации [2]. В настоящее время в базе данных системы представлены сцены, полученные с использованием съемочной аппаратуры космических программ Spot, DMC, Aqua, Terra, Landsat, Sentinel, Worldview, Канопус, Ресурс, а также индексные изображения, полученные на их основе. Векторные слои содержат информацию о контурах полей, землепользователях, сведения о плановых и фактически проведенных севах, данные о кадастровом делении территории, химическом составе почвы, получаемые агрохимическими центрами, топографические характеристики местности и др. Система интегрирована с сервисом ВЕГА-Science на уровне векторных карт полей, что позволяет, например, следить за ходом вегетации в контурах отдельного поля, как в текущем сезоне, так и в историческом разрезе.
Одной из основных проблем при эксплуатации ранних версий системы была сложность сбора и верификации данных о землепользователях и посевах. Данная проблема была решена путем создания специализированного web-интерфейса, ориентированного на агропроизводителя [3]. На основании имеющихся в системе карт полей, построенных путем анализа высокодетальных космических снимков, реализованы визуальный редактор с функциями закрепления поля за землепользователем, а также указания планового и фактического использования в разрезе полей отдельного землепользователя. Степень достоверности информации повышается за счет того, что их источником становится представитель сельскохозяйственного предприятия (агроном, фермер) – пользователь системы. С помощью рассматриваемого интерфейса, пользователь может провести уточнение границ полей, автоматически формировать различные карты полей (по видам культур, характеристикам почвенного покрова и т.д.), планы посевов, отчеты по фактически засеянным культурам, вести историю полей и т.д. Кроме того, система на постоянной основе получает космические снимки и формирует оперативные карты состояния полей на основе вегетационных индексов. Это позволяет следить за текущим состоянием растительного покрова и в определенной степени – за ведением сельскохозяйственных работ без выезда на поля.
Многоцелевой характер системы определяется тем, что она ориентирована на удовлетворение информационных запросов различных категорий пользователей. Это позволяет решать рассмотренные выше задачи агропроизводителей, а также, в определенном объеме, задачи, поставленные краевым министерством сельского хозяйства. Среди последних следует указать такие, как определение точных границ зерновых полей, с указанием культуры и сельхозпроизводителя; оценка состояния озимых культур в весенний период и мониторинг состояния зерновых сельскохозяйственных культур на протяжении сезона вегетации, оценка характера использования земель сельскохозяйственного назначения, оценка негативного воздействия природных и антропогенных факторов на агроландшафты, формирование аналитической отчетности. Процесс решения указанных задач в настоящее время находится на различных стадиях, от этапа НИР до этапа промышленной эксплуатации.
Кроме того, следует отметить два инициативных проекта по развитию системы: разработка программных интерфейсов для поддержки принятия решений в области многофакторной оценки ЗСХН [4]; разработка подсистемы анализа локальных неоднородностей полей и их развития в период вегетации [5]. Первый из них нацелен на повышение объективности принятия решений в области землепользования, второй используется в задачах оперативного мониторинга динамики развития растительных сообществ, в том числе при решении задач точного земледелия.
В настоящее время в базе данных системы осуществляется автоматизированное накопление космических снимков на территорию земледельческой части Красноярского края; векторные слои созданы для Сухобузимского, Ирбейского, Минусинского, Новоселовского районов Красноярского края.