Ученые Самарского университета создают интернет-сервис оценки экологического состояния территории

Ученые Самарского университета создали оригинальную методику мониторинга состояния природных экосистем и городской среды. Она совмещает широкие возможности космической съемки с точностью натурных наблюдений и позволяет оперативно отслеживать изменения биоэкологического состояния территорий, а также выявлять на них новые очаги неблагополучия.
Научную основу метода составил многолетний опыт исследований и оценки влияния антропогенного воздействия на растительный покров и почву, накопленный учеными кафедры экологии, ботаники и охраны природы Самарского университета. Например, разработанная ими база данных о содержании тяжелых металлов в почвах содержит информацию, полученную почти в 1 тыс. конкретных точек на территории всей Самарской области, и учитывает содержание около 10 тыс. элементоопределений и соединений по 100 видам дикорастущих и 13 культурным растениям.
Специалисты по геоинформатике сопоставили данные наземного экологического мониторинга с космическими снимками территорий и предложили информационную технологию, способную с достаточной достоверностью анализировать данные дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) для оценки состояния почвенно-растительного покрова. При этом не нужно специально заказывать космическую съемку исследуемой территории, достаточно использовать открытые для широкого доступа готовые снимки с разрешением от 1,5 м любого космического аппарата.
"Главное достоинство алгоритмов, входящих в новую информационную технологию, – высокая скорость компьютерного анализа космических снимков. Они, к примеру, делают ненужной весьма трудоемкую операцию предварительной очистки информации ДЗЗ от помех и искажений, - утверждает заведующий кафедрой геоинформатики и компьютерной безопасности Владислав Сергеев. - Такое повышение производительности вычислений позволяет поставить биоэкологический мониторинг на поток".
Вся информация постоянно актуализируется через наземную систему контрольно-измерительных полигонов (КИП), расположенных в различных районах Самарской области.
"Дальнейшее развитие наземной инфраструктуры КИП для получения комплекса данных полевых, камеральных исследований, позволит формировать обширную базу информации для последующей верификации космических снимков и повышения эффективности распознавания изображений. Эта работа открывает возможности выявления дополнительных симптомов экологического неблагополучия территорий, изучения тенденций многолетних изменений почвенного и растительного покрова с использованием серий космических изображений. Все эти значимые в практическом отношении направления могут быть реализованы, но требуют дополнительного подкрепления данных ДЗЗ результатами наземного изучения экосистем всех типов", - утверждает заведующая кафедрой экологии, ботаники и охраны природы Самарского университета Людмила Кавеленова.
Пока этот подход испытан только на некоторых территориях Самарской области, однако его научно-практическая значимость этим регионом не ограничивается. Как пояснили руководители упомянутых авторских коллективов - профессора Сергеев и Кавеленова, разработанная ими методология представляет интерес и для других субъектов РФ. Данные ДЗЗ находятся в широком доступе, и для их использования для биоэкологического мониторинга достаточно региональной привязки разработанных в Самарском университете алгоритмов автоматизированной интерпретации космических снимков.
В планах университетских специалистов по обработке данных ДЗЗ и геоинформатике - создание общедоступного интернет-сервиса и мобильного приложения, с помощью которого широкий круг пользователей сможет самостоятельно получать оперативную и достоверную оценку биолого-экологического состояния интересующих территорий. Такой сервис наверняка будет востребован проектировщиками, строителями, туристами и другими категориями пользователей природных ресурсов.
Для справки
Изучение влияния различных факторов на состояние природных экосистем и городской среды - традиционное направление работ биологов Самарского университета. Еще несколько лет назад практически единственным методом изучения территорий была наземная съемка, которая при больших затратах на ее проведение (особенно на труднодоступных участках) не позволяла провести наблюдения одновременно на всех участках.
Использование же для экологического мониторинга методов ДЗЗ не только упростило получение и накопление информации о динамике природных систем на большой площади земной поверхности, но и повысило точность и достоверность выводов, основанных на компьютерном анализе этих данных. В результате доказана возможность достоверного выявления участков земной поверхности с бедственным состоянием почвенно-растительного покрова.