В Институте вычислительных технологий СО РАН найдены новые подходы к к программному прочтению спутниковых снимков водных поверхностей.
Лаборатория, созданная в ИВТ СО РАН по инициативе Анатолия Васильевича Квашнина в его бытность полномочным представителем президента России в Сибирском федеральном округе, занимается мониторингом экологических и других масштабных процессов на территории Российской Федерации. Одно из направлений работы коллектива — получение методов интерпретации данных наземного и космического происхождения для повышения точности получаемой информации и, как следствие, правильности принимаемых решений, в том числе оперативных. «Особую важность в последние годы приобретает проблема мониторинга паводковых ситуаций, — подчеркнул первый заместитель директора ИВТ кандидат физико-математических наук Андрей Васильевич Юрченко, — особенно в условиях многоснежных зим и резких перепадов температур».
Научный сотрудник лаборатории аэрокосмического мониторинга и обработки данных кандидат технических наук Сергей Александрович Рылов рассказал о ключевой проблеме интерпретации космических снимков в контексте мониторинга паводковых ситуаций. «На них далеко не всегда различима вода, — объяснил ученый. — В ряде случаев за нее могут быть приняты тени от облаков, сильно увлажненная почва, часть антропогенных объектов. И наоборот, мутная и темная паводковая масса может определяться как суша. Соответственно, встала задача разработки такого программного продукта, который позволил бы безошибочно выделять водоемы и их разливы на фотографиях с российских спутников “Канопус-В” и “Ресурс-П”. Мы пошли по пути кластеризации — то есть разделения множества классифицируемых объектов на непересекающиеся подмножества (кластеры) так, чтобы каждый кластер состоял из схожих объектов, а объекты разных кластеров существенно отличались».
В итоге учеными ИВТ был разработан ансамблевый иерархический алгоритм кластеризации HECA, позволяющий строить дерево решений для уточнения данных мультиспектральных изображений, получаемых со спутников. «В результате на тех же снимках гораздо более четко выделяется открытая вода во всех ее проявлениях», — резюмировал Сергей Рылов. Он подчеркнул, что пользователем программного продукта является Научно-исследовательский центр космической гидрометеорологии «Планета» в структуре Росгидромета. «Сибирский центр — филиал НИЦ “Планета” принимает снимки, использует наши методы обработки данных и при необходимости информирует свое ведомство и МЧС», — пояснил ученый. В частности, оперативно определялись и корректировались границы Тулунского наводнения в Иркутской области летом нынешнего года.
Разработанные в ИВТ методы уточнения границ обводнений позволяют отслеживать не только паводки, но и обратные явления. С. А. Рылов рассказал, что анализ спутниковых данных за 20 лет продемонстрировал усыхание озера Убинское, одного из крупнейших в Новосибирской области, в два с половиной раза. «В учебниках по краеведению оно по-прежнему именуется вторым по площади после Чанов, но теперь это не так, — уточнил исследователь. — Площадь акватории озера Убинское с 1989-го по 2017 год сократилась с 425 до 165 кв. км, но с 2013 года цифра стабилизировалась. Эти данные могут быть интересны для географов, экологов, ихтиологов, представителей аграрной науки. Интересные результаты могли бы дать комплексные сравнительные исследования, ведь площадь соседних крупных озер Новосибирской области так сильно не менялась».
«Наука в Сибири»
