Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 4. С. 7-16
Оптимизация интерактивных процедур картографирования гарей в информационных системах дистанционного мониторинга природных пожаров
А.В. Кашницкий
1 , Е.А. Лупян
1 , С.А. Барталев
1 , С.С. Барталев
1 , И.В. Балашов
1 , В.Ю. Ефремов
1 , Ф.В. Стыценко
1 1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Одной из основных задач различных информационных систем дистанционного мониторинга лесных пожаров является оценка площадей, пройденных огнем (гарей). Для решения данной задачи с использованием спутниковой информации среднего пространственного разрешения (порядка сотен метров) в настоящее время созданы достаточно надежно работающие, полностью автоматизированные методы обработки данных. В то же время появление в последние годы возможности массового использования данных высокого пространственного разрешения (десятков метров) позволило проводить массовое картирование гарей на основе этой информации. Но на настоящий момент нет надежно работающих, полностью автоматизированных процедур картирования гарей на больших территориях с использованием спутниковой информации высокого пространственного разрешения. Поэтому обычно в системах дистанционного мониторинга природных пожаров для решения данной задачи используются различные подходы, требующие интерактивного анализа. При этом для систем, контролирующих большие территории, необходимо создание специальных, максимально автоматизированных и формализованных процедур проведения картирования. В настоящей работе предложена новая схема проведения картирования, основанная на использовании неконтролируемой классификации. Основная идея данного подхода заключается в том, чтобы заменить визуальное оконтуривание гари процедурой анализа результатов неконтролируемой классификации, которая в конечном итоге сводится к выбору из достаточно ограниченного числа классов тех, которые относятся к гари. Фактически такая процедура переводит задачу из класса, в котором необходимо визуально установить некоторый порог отсечения на достаточно гладкой функции (задачи, в которых оператору в конечном итоге необходимо произвести выбор из достаточно большого числа вариантов), в класс, где нужно произвести выбор решения из ограниченного числа вариантов. Это позволяет более четко формализовать задачу и сделать ее менее зависимой от квалификации оператора, а также ускорить процесс проведения картографирования. Все это позволяет оптимизировать процедуры интерактивного картографирования гарей в информационных системах дистанционного мониторинга пожаров.
Ключевые слова: дистанционный мониторинг природных пожаров, дистанционное зондирование, информационные системы, распределенная обработка данных, обработка спутниковых данных, web-интерфейсы, сверхбольшие архивы данных, спутниковые данные
Полный текстСписок литературы:
- Барталев С.А., Егоров В.А., Ефремов В.Ю., Лупян Е.А., Стыценко Ф.В., Флитман Е.В. Оценка площади пожаров на основе комплексирования спутниковых данных различного пространственного разрешения MODIS и Landsat-TM/ETM+ // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. № 2. С.9–27.
- Барталев С.А., Ершов Д.В., Коровин Г.Н., Котельников Р.В., Лупян Е.А., Щетинский В.Е. Основные возможности и структура информационной системы дистанционного мониторинга лесных пожаров Федерального агентства лесного хозяйства (ИСДМ Рослесхоз) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2010. Т. 7. № 2. С.97–105.
- Барталев С.А., Златопольский А.А., Галеев А.А., Ефремов В.Ю., Лупян Е.А., Мазуров А.А., Прошин А.А., Флитман Е.В., Щербенко Е.В. Автоматизированное уточнение площадей, пройденных лесными пожарами, по данным приборов HRV, HRVI // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2009. Выпуск 6. Т. 2. С.335–342.
- Барталев С.А., Лупян Е.А., Стыценко Ф.В., Панова О.Ю., Ефремов В.Ю. Экспресс-картографирование повреждений лесов России пожарами по спутниковым данным Landsat // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. №. 1. С. 9–20.
- Барталев С.А., Стыценко Ф.В., Егоров В.А., Лупян Е.А. Спутниковая оценка гибели лесов России от пожаров // Лесоведение, 2015. № 2. С. 83–94.
- Ефремов В.Ю., Балашов И.В., Котельников Р.В., Лупян Е.А., Мазуров А.А., Прошин А.А., Толпин В.А., Уваров И.А., Флитман Е.В. Объединенный картографический интерфейс для работы с данными ИСДМ Рослесхоз // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8. № 3. С.129–139.
- Ефремов В.Ю., Златопольский А.А., Мазуров А.А. Автоматизированное оконтуривание лесной гари по данным SPOT // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2010. Т. 7. № 2. С. 35–42.
- Кашницкий А.В., Балашов И.В., Лупян Е.А., Толпин В.А., Уваров И.А. Создание инструментов для удаленной обработки спутниковых данных в современных информационных системах // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т.12. № 1. С. 156–170.
- Колбудаев П.А., Барталев С.А. Метод автоматического выделения устойчивых водных объектов на основе временных рядов данных спутников серии Landsat // Двенадцатая всероссийская открытая конференция "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса". Москва. ИКИ РАН, 10–14 ноября 2014.Тезисы докладов. 2014. С. 49.
- Лупян Е.А., Мазуров А.А., Флитман Е.В., Ершов Д.В., Коровин Г.Н., Новик В.П., Абушенко Н.А., Алтынцев Д.А., Кошелев В.В., Тащилин С.А., Татарников А.В., Сухинин А.И., Пономарев Е.И., Гришин А.М., Афонин С.В., Белов В.В., Гриднев Ю.В., Матвиенко Г.Г., Соловьев В.С., Антонов В.Н., Ткаченко В.А. Спутниковый мониторинг лесных пожаров в России. Итоги. Проблемы. Перспективы. Аналитический обзор // ИОА; ГПНТБ СО РАН. - Новосибирск. (Сер. Экология). 2003. Выпуск 68. 134c.
- Лупян Е.А., Савин И.Ю., Барталев С.А., Толпин В.А., Балашов И.В., Плотников Д.Е. Спутниковый сервис мониторинга состояния растительности («ВЕГА») // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8. № 1. С.190–198.
- Толпин В.А., Балашов И.В., Ефремов В.Ю., Лупян Е.А., Прошин А.А., Уваров И.А., Флитман Е.В. Создание интерфейсов для работы с данными современных систем дистанционного мониторинга (система GEOSMIS) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8. № 3. С. 93–108.
- Флитман Е. В., Балашов И.В., Бурцев М.А., Галеев А.А., Егоров В.А., Котельников Р.В., Лупян Е.А., Мазуров А.А., Матвеев А.М., Прошин А.А. Построение системы работы с данными прибора MODIS для решения задач мониторинга лесных пожаров и их последствий // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8. № 1. С. 127–138.
- Abushenko N.A., Bartalev S.A., Belyaev A.I., Ershov D.V., Zakharov M.Y., Loupian E.A., Korovin G.N., Koshelev V.V., KrasheninnikovaYu. S., Mazurov A.A., Min'ko N.P., Nazipov R.R., Semenov S.M., Tashchilin S.A., Flitman E.V., Shchetinsky V.Y. Near Real-time Satellite Monitoring of Russia for Forest Fire Protection // Mapping Science and Remote Sensing. 1999. Vol. 36. No. 1. P.54–61.
- Loupian E.A., Mazurov A.A., Flitman E.V., Ershov D.V., Korovin G.N., Novik V.P., Abushenko N.A., Altyntsev D.A., Koshelev V.V., Tashchilin S.A., Tatarnikov A.V., Csiszar I., Sukhinin A.I., Ponomarev E.I., Afonin S.V., Belov V.V., Matvienko G.G., Loboda T.V. Satellite Monitoring of Forest Fires in Russia at Federal and Regional Levels // Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change. 2006. 11. P.113–145.
- Neteler M., Bowman M.H., Landa M., Metz M. GRASS GIS: A multi-purpose open source GIS // Environmental Modelling & Software. 2012. Vol. 31. P.124–130.