Большие данные о большой Земле

19 Ноя 2018

12–16 ноября в Институте космических исследований РАН прошла XVI Всероссийская открытая конференция «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса».

Конференции этой серии проводятся в ИКИ с 2003 года. В этом году число её участников составило более 700 человек. Как заметил директор ИКИ РАН, член-корреспондент РАН Анатолий Петрукович, открывая конференцию, это уже сравнимо с числом сотрудников самого ИКИ и может служить подтверждением тому, сколь стремительно развивается эта область, объединяющая и фундаментальную науку, и многочисленные практические приложения.

Традиционно конференцию предварила Школа молодых ученых, лекции которой прозвучали в первой половине дня 12 ноября. «В этом году примерно процентов на 20 увеличилось число молодых участников и Школы, и самой конференции», — подчеркнул Евгений Лупян, руководитель отдела технологий спутникового мониторинга ИКИ и председатель организационного комитета конференции.

Всего в программу было включено более 500 устных и постерных докладов, распределённых по девяти секциям. Общая тематика конференции — научные аспекты дистанционного зондирования, что обозначено в «подзаголовке» её названия — «Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов». Это, с одной стороны, те проблемы, которые возникают при работе со спутниковыми данными, которые сегодня уже превратились в «большие данные». С другой стороны, это те научные выводы, которые можно сделать на основе такого анализа: что происходит сегодня с различными земными экосистемами.

На официальном открытии — первом пленарном заседании 12 ноября участников приветствовали Валерий Заичко, заместитель директора департамента ГК «Роскосмос», Андрей Емельянов (Научный центр оперативного мониторинга Земли), а также Василий Сазонов, исполняющий обязанности декана факультета космических исследований МГУ им. М.В. Ломоносова (одна из программ подготовки на факультете, созданном в 2017 году, — «Методы и технологии дистанционного зондирования Земли»).

На второй пленарной сессии 15 ноября были представлены результаты работы существующих информационных систем работы со спутниковыми данными, которые были созданы в ИКИ РАН или при непосредственном участии сотрудников ИКИ.

«В 2017 году произошёл своего рода качественный перелом в развитии дистанционного зондирования Земли, — говорит Евгений Лупян. — Число спутников на орбите выросло в два раза, и начался практически экспоненциальный рост объёмов данных, которому мы пытаемся соответствовать».

К настоящему времени в мире уже накоплены сверхбольшие архивы спутниковых данных, проблема состоит в том, чтобы обеспечить пользователям возможность получить доступ к ним, а также предоставить мощности и инструменты для обработки.

В 2012 году в ИКИ РАН был создан центр коллективного пользования «ИКИ-Мониторинг», и основные цели при его создании включали именно возможность дать конечным пользователям не только доступ к данным спутникового мониторинга, но и некоторые базовые инструменты для работы с ними. При этом пользователи — это не только исследователи или специалисты из профильных организаций, но и различные информационные системы, которым нужны определённые данные для конкретных тематических проектов: мониторинга сельскохозяйственных земель, растительности, лесного покрова и др.

В зоне интересов ЦКП — прежде всего данные по северной Евразии, но по мере появления новых проектов эта зона расширяется, например, недавно в неё попала Индия. Регулярно обновляемая информация поступает и непосредственно со спутников, когда такая возможность имеется, и из центров приёма и обработки спутниковых данных, а также других источников, например, наземных сетей мониторинга. Ожидается, что уже к новому году объём информации на серверах ЦКП достигнет уже 2 петабайт.

В состав ЦКП, в частности, входит спутниковый сервис ВЕГА-Science, с помощью которого пользователи получают доступ к многолетним архивам данных и получаемым на их основе различным информационным продуктам, в первую очередь ориентированным на характеризующие изучение и анализ состояния растительного покрова. В 2016 году система ВЕГА-Science была зарегистрирована как уникальная научная установка. К настоящему моменту, как сообщил Евгений Лупян, её пользователями стали 70 научных организаций и вузов, возможности системы использовались при выполнении 42 научных проектов и грантов. «Как мы считаем, сегодня мы удерживаемся в верхней десятке подобных систем по объёму доступных данных, а по возможностям инструментов — примерно на третьем месте, после Google Earth Engine и Amazon».

Ресурсы ЦКП сегодня используются для развития прикладных систем. Некоторым из таких систем и были посвящены доклады пленарного заседания 16 ноября. Это, в частности, объединённая система работы с данными НИЦ «Планета» Росгидромета, введённая в эксплуатацию в 2013 г., и система дистанционного мониторинга лесов России «ИСДМ-Рослесхоз». Последняя создавалась по заказу Федерального агентства лесного хозяйства для оперативного дистанционного мониторинга лесных пожаров и их последствий. С 2003 года она находится в опытной, а с 2004 года — в промышленной эксплуатации. Благодаря ей можно оценивать площадь лесного покрова и его динамику с начала XXI  века, объёмы вырубок, масштабы лесных пожаров их последствий. Система развивается; как рассказал Сергей Барталёв, руководитель лаборатории спутникового мониторинга наземных экосистем, одна из главных задач — развитие моделей, которые смогут предсказать развитие лесных пожаров, оценить возможные угрозы и потери и рассчитать средства, необходимые для противодействия. «Сегодня в системе уже есть средства, которые позволяют это реализовать, и мы работаем развитием этих моделей».

Две другие представленные системы: мониторинга вулканов Камчатки «VolSatView» (совместно с Институтом вулканологии сейсмологии Дальневосточного отделения РАН и другими организациями) и «See the Sea» — в большей степени ориентированы на исследовательские задачи, хотя их используют и для прикладных целей. С помощью «VolSatView» можно оценивать угрозы от пепловых выбросов для авиации, а инструменты «See the Sea» позволяют исследовать распространение загрязнений на морской поверхности.

Также была представлена Единая федеральная информационная система о землях сельскохозяйственного назначения, которая была введена в эксплуатацию в 2018 году. Она включает модуль работы с данными дистанционного зондирования Земли. 

16 ноября конференцию завершила традиционная выездная сессия в Научном центре оперативного мониторинга Земли (НЦ ОМЗ) — подразделении АО «Российские космические системы», которое в прошлом стало соорганизатором конференции.

Конференция проводится при финансовой поддержке АО «Российские космические системы» и гранта Российского фонда фундаментальных исследований.