Проблема построения объединенной е- Инфраструктуры геоинформационных ресурсов для оптимизации процедур решения тематических задач ДЗЗ и некоторые другие. - презентация

1 Проблема построения объединенной е- Инфраструктуры геоинформационных ресурсов для оптимизации процедур решения тематических задач ДЗЗ и некоторые другие темы для сотрудничества Конференция по вопросам развития сотрудничества в области исследования космоса и использования космического пространства Москва, 3-5 октября 2011 г.

2 Рациональное управление данными Совместный научный проект Рациональное управление данными ДЗЗ для решения задач устойчивого развития территорий ( гг.) Выполнялся научными командами ЦАКИЗ ИГН НАН Украины и ИКИ РАН гг. при финансовой поддержке соответственно НАН Украины и Российского фонда фундаментальных исследований. Конференция по вопросам развития сотрудничества в области исследования космоса и использования космического пространства Москва, 3-5 октября 2011 г.

3 Архитектура корпоративной информационной системы ЦАКИЗ

4 Російсько- Український сегмент глобальної е-інфраструктури постійного доступу до наукових ресурсів ДЗЗ для вирішення завдань сталого розвитку територій Совместный российско-украинский научный проектРосійсько- Український сегмент глобальної е-інфраструктури постійного доступу до наукових ресурсів ДЗЗ для вирішення завдань сталого розвитку територій ( гг.) Цель работы Цель работы – предложить и обосновать принципы и архитектуру объединенной е-Инфраструктуры геоинформационных ресурсов для оптимизации процедур решения тематических задач ДЗЗ. Выполняется научными командами ЦАКИЗ ИГН НАН Украины и ИКИ РАН гг. при финансовой поддержке Фондов фундаментальных исследований Украины и России. Конференция по вопросам развития сотрудничества в области исследования космоса и использования космического пространства Москва, 3-5 октября 2011 г.

5 Факторы, которые следует учитывать: - Широта применений технологии ДЗЗ и связанная с этим обстоятельством сложность формализации тематических задач; - Данные относятся к различным физическим полям (оптическим, геофизическим, геологическим, ландшафтным и др.), отчего отличаются неоднородностью, имеют самые разные формы и форматы представления; - Точность, достоверность, степень детализации различных исходных данных об изучаемых объектах, явлениях и процессах могут сильно отличаться; - Необходимость быстрой загрузки потоков больших массивов данных и оперативного проведения их анализа; - Оценивание качества данных ДЗЗ, компьютерная обработка требуют специальных программных продуктов и наличия у пользователя практических навыков работы с аэрокосмическими изображениями. Конференция по вопросам развития сотрудничества в области исследования космоса и использования космического пространства Москва, 3-5 октября 2011 г.

6 Принципы, положенные в основу построения объединенной е-Инфраструктуры геоинформационных и научных ресурсов ДЗЗ: 1.Возможность информационной настройки на конкретно поставленную задачу в рамках предметной области ДЗЗ; 2.Автоматизация составления плана решения заданной тематической задачи ДЗЗ; 3.Возможность поиска исходных данных, отвечающих требуемым задачей параметрам, и знаний по содержанию (семантике); 4.Единая политика администрирования; 5.Масштабируемость; 6.Целостность; 7.Интероперабельность. Конференция по вопросам развития сотрудничества в области исследования космоса и использования космического пространства Москва, 3-5 октября 2011 г.

7 При построении объединенной е-Инфраструктуры область практических приложений ДЗЗ разделена на такие классы: 1.Геология, 2.Землепользование, 3.Сельское хозяйство, 4.Экосистемы и лесное хозяйство, 5.Океан и прибрежная зона, 6.Водные ресурсы, 7.Метеорология и климатология, 8.Чрезвычайные ситуации. Конференция по вопросам развития сотрудничества в области исследования космоса и использования космического пространства Москва, 3-5 октября 2011 г.

8 Принятое структурирование информационных ресурсов : 1.Изображения, картографические и графические материалы; 2.Текстовые материалы (стандарты, нормативно-правовые материалы, научная литература, отчеты, диссертации и т. п.); 3.Внешние сервисы и порталы, базы и банки данных; 4.Динамические данные (видео, анимации, мультимедиа). Конференция по вопросам развития сотрудничества в области исследования космоса и использования космического пространства Москва, 3-5 октября 2011 г.

9 Problem-solving scheme for the remote sensing applications Конференция по вопросам развития сотрудничества в области исследования космоса и использования космического пространства Москва, 3-5 октября 2011 г.

10 Задача Оператор Планировщик Модели тематических задач ДЗЗ Логическая схема решения задачи Данные Процедурный канал Информация, знания Конечный информацион- ный продукт Валидация данных Общая схема решения тематических задач ДЗЗ

11 Основные технологические операции: Определение дешифровочных признаков объектов; Получение репрезентов; Анализ вспомогательных данных; Выбор космических изображений; Пространственное привязывание; Классификация; Интеграция данных; Публикация конечного информационного продукта; Оценка точности (валидация). Конференция по вопросам развития сотрудничества в области исследования космоса и использования космического пространства Москва, 3-5 октября 2011 г.

12 Компоненты архитектуры объединенной е- Инфраструктуры геоинформационных ресурсов: 1. ГИС-сервер (GIS Server); 2. Веб-сервер (Web Server); 3. Геопортал (Geoportal); 4. Каталожный сервис (Catalogue Service); 5. Сервис данных (Data Service);. 6. База моделей тематических задач ДЗЗ (Models for remote sensing applications); 7. Программное обеспечение как сервис (Software as a Service (SaaS)). 8. Клиентские ГИС-приложения (Client GIS-applications ). Конференция по вопросам развития сотрудничества в области исследования космоса и использования космического пространства Москва, 3-5 октября 2011 г.

13 Smart infrastructure of geospatial information resources for the remote sensing applications

14 на сегодня Таким образом, на сегодня выполнено обоснование принципов построения объединенной российско-украинской е-Инфраструктуры геоинформационных ресурсов, позволяющей оптимизировать процедуры решения тематических задач ДЗЗ. Предложена общая схема решения тематических задач ДЗЗ, позволяющая формализовать процессы обработки и анализа данных. Разработана архитектура объединенной е-Инфраструктуры, основанная на геопортальных технологиях и возможностях, предоставляемых глобальными сетями. Задачи исследований на 2012 год: разработка эффективных процедур обмена геопространственными данными и другими научными ресурсами между исследователями, алгоритмическое обеспечение для устойчивого управления данными и ресурсами ДЗЗ; создание профилей стандартов метаданных для описания гетерогенных ресурсов спутниковой информации; построение портала геоинформационных ресурсов ДЗЗ, обеспечивающего распределенный стандартизированный доступ исследователей и удаленных пользователей к ресурсам спутниковой и иной научной информации. Конференция по вопросам развития сотрудничества в области исследования космоса и использования космического пространства Москва, 3-5 октября 2011 г.

15 Тема совместного проекта (предложение к сотрудничеству): Оценка состояния лесопарковых массивов пригородной зоны мегаполиса с использованием материалов гиперспектральной съёмки Цель работы Цель работы - повышение оперативности получения оценок качества и количества массивов древесных насаждений пригородной зоны мегаполиса. Предполагаемый результат Предполагаемый результат - создание и оперативное обновление актуальных карт состояния лесопарковых массивов пригородной зоны мегаполиса. Конференция по вопросам развития сотрудничества в области исследования космоса и использования космического пространства Москва, 3-5 октября 2011 г.

16 Идея исследования Современные методы оценивания состояния растительности на урбанизированных территориях базируются на подсчётах суммарной площади зеленых насаждений, прежде всего древесных, в пределах города или района. Одновременно оценивается обеспеченность населения зелеными насаждениями, измеряемая в квадратных метрах на человека. Недостатками существующей системы определения состояния растительности больших урбанизированных территорий являются значительные материальные затраты и низкая оперативность. Эти недостатки могут быть скомпенсированы привлечением аэрокосмической съёмки. Прогресс бортовой оптико-электронной съёмочной аппаратуры обеспечил широкое использование самолётных и спутниковых гиперспектральных сенсоров. Применение научно обоснованных методов обработки гиперспектральных данных позволит получать более информативные и надёжные количественные показатели состояния лесопарковых массивов, чем существующие. Конференция по вопросам развития сотрудничества в области исследования космоса и использования космического пространства Москва, 3-5 октября 2011 г.

17 Идея исследования (продолжение) Многие из показателей состояния лесных и лесопарковых массивов (вегетационные индексы, проективное покрытие, площадь фотосинтетически активной поверхности, хлорофильные показатели) могут быть определены по данным аэрокосмических съёмок. В данном исследовании предполагается использовать два индикатора состояния лесопарковых массивов: 1)лиственный индекс, описывающий геометрию древесной растительности; 2)нормированный показатель качества, опирающийся на спектральную отражающую способность листвы. Эти индикаторы восстанавливаются по регрессионным зависимостям, построенным по данным полевых измерений на тестовых участках. Интегральное состояние лесопарковых массивов рассчитывается как произведение этих индикаторов. Пространственное разрешение получаемых оценок определяется разрешением используемых данных гиперспектральной съёмки и составляет 1-3 метров на местности для самолётных сенсоров и метров для спутниковых сенсоров. Конференция по вопросам развития сотрудничества в области исследования космоса и использования космического пространства Москва, 3-5 октября 2011 г.

18 Модель оценки состояния растительности

19 Зелёность Наземная заверка Регрессия Удельное качество Состояние расти- тельности Камеральные работы Административ- ная карта Проектная площадь Классификация за деревом решений Регрессия Привязка снимка Удельное качество

20

21 Авторские публикации по теме Оценка состояния лесопарковых массивов пригородной зоны мегаполиса с использованием материалов гиперспектральной съёмки 1. Попов М.А., Станкевич С.А., Козлова А.А. Особенности использования многоспектральных аэрокосмических изображений при количественной оценке видового разнообразия растительного покрова // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. - Вып. 4.- Т М.: ИКИ РАН, С Попов М. А., Станкевич С. А., Сахацкий А. И., Козлова А. А. Использование полного набора нормализованных межканальных индексов многоспектральных космических изображений при классификации покрытий ландшафта // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского, Т. 20 (59) C Попов М.А., Лукин В.В., Станкевич С.А., Зряхов М.С., Лищенко Л.П., Подорван В.Н., Кривенко С.С. Картирование техногенных загрязнений урбанизированных территорий по материалам гиперспектральной космосъёмки // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского, Т. 23 (62) С Станкевич С.А., Титаренко О.В., Шкляр С.В. Ефективна обробка даних польового спектрометрування в природоресурсних задачах // Доповіді НАН України, С Бурштинська Х.В., Станкевич С.А. Аерокосмічні знімальні системи.- Львів: Львівська політехніка, с. Конференция по вопросам развития сотрудничества в области исследования космоса и использования космического пространства Москва, 3-5 октября 2011 г.

22 Конференция по вопросам развития сотрудничества в области исследования космоса и использования космического пространства Москва, 3-5 октября 2011 г. Тема совместного проекта (предложение к сотрудничеству): Оценка количественно-качественных характеристик лесных насаждений на основе комплексирования материалов многоспектральной аэрокосмической съемки и лазерно-локационных данных

23 Конференция по вопросам развития сотрудничества в области исследования космоса и использования космического пространства Москва, 3-5 октября 2011 г. Основные задачи лесоустройства и лесного хозяйства, решаемые с помощью комплексирования материалов многоспектральной аэрокосмической съемки и лазерно-локационных данных: определение состава пород, форм древостоя, полотна (степени сомкнутости крон); оценка фитосанитарного состояния; мониторинг пожароопасности в лесах; ландшафтное картографирование; подсчет площадей, определение отдельно стоящих деревьев, получение трехмерной модели леса. Основные задачи лесоустройства и лесного хозяйства, решаемые с помощью комплексирования материалов многоспектральной аэрокосмической съемки и лазерно-локационных данных: определение состава пород, форм древостоя, полотна (степени сомкнутости крон); оценка фитосанитарного состояния; мониторинг пожароопасности в лесах; ландшафтное картографирование; подсчет площадей, определение отдельно стоящих деревьев, получение трехмерной модели леса.

24 Территория исследования: Украина, г. Черкассы

25 Классификация лазерных точек в программной среде MicroStation а) Линия разреза(рис.в) а) вид сверху; б) изометрия ; в) продольный профиль б) в)

26 Распознание и подсчет деревьев в программном модуле Terra а) Линия разреза(рис.в) а) вид сверху; б) изометрия ; в) продольный профиль б) в)

27 Создание З-D модели города

28 Определения деревьев в зонах городской застройки

29 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Таким образом, в докладе: 1. Освещено текущее состояние проблемы создания российско-украинского сегмента глобальной е-Инфраструктуры доступа к научным ресурсам для решения задач устойчивого развития территорий (в рамках совместного научного проекта, выполняемого в гг. при финансовой поддержке ФФИ России и Украины). 2. Предложена перспективная тематика для новых совместных научно- прикладных исследований: - Оценка состояния лесопарковых массивов пригородной зоны мегаполиса с использованием материалов гиперспектральной съёмки; - Оценка количественно-качественных характеристик лесных насаждений на основе комплексирования материалов многоспектральной аэрокосмической съемки и лазерно-локационных данных. Конференция по вопросам развития сотрудничества в области исследования космоса и использования космического пространства Москва, 3-5 октября 2011 г.

30 ВСЕ. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ. Конференция по вопросам развития сотрудничества в области исследования космоса и использования космического пространства Москва, 3-5 октября 2011 г.