Текст уведомления здесь

Алгоритмы Института космических исследований раскроют суть ночных огней

Рассматривая спутниковые снимки ночной Земли, они отличат газовый факел от лесного пожара и даже смогут оценить экономическую активность в регионах.
Добавить в закладки
Комментарии

Исследователи из Института космических исследований РАН разрабатывают алгоритмы классификации и идентификации «ночных огней» — светящихся объектов на ночной стороне Земли. С их помощью можно будет детально проанализировать и ситуацию с лесными пожарами, и динамику экономического развития страны, и целый ряд природоохранных вопросов. О происходящем сообщает Институт космических исследований РАН.

На заре развития дистанционного зондирования Земли считалось, что снимки ее поверхности, в том числе ночные, позволят легко и быстро получить много ценной информации о происходящем на поверхности планеты. Например, нефтегазовые предприятия фальсифицируют отчетность о том, сколько они сжигают попутного нефтяного газа, и, таким образом, недоплачивают штрафы в госбюджет, при этом повышая загрязнение воздуха и снижая объем газа, который можно было бы использовать в химической промышленности или в качестве малотоксичного топлива для транспорта.

Казалось бы, спутниковые снимки ночной стороны планеты позволили бы быстро вычислить таких нарушителей и заставить их соблюдать установленные нормы. На деле все заметно сложнее. Ночью горят не только газовые факелы, но и огни электрического освещения, а также ночные пожары — их надо как-то отличать друг от друга. Степень облачности над разными регионами все время меняется, искажая их облик для космических наблюдательных средств. Из-за всего этого оценить, что конкретно за огни видно со спутника, не всегда просто. Сходные проблемы с распознаванием изображения до сих пор не решены в целом ряде областей. Например, на неспособности существующих алгоритмов хорошо классифицировать изображения основана капча (CAPTCHA), со сходными проблемами сталкиваются и разработчики беспилотных автомобилей — так, недавняя гибель человека под колесами беспилотника Uber была связана с тем, что программа просто не «увидела» человека на дорожном полотне.

Алгоритмы обработки спутниковых ночных снимков разрабатываются и отлаживаются в отделе телекоммуникационных сетей и высокопроизводительных вычислительных комплексов ИКИ РАН. Одним из первых применений подобных алгоритмов стала система наблюдений за вулканами Камчатки и Курил, а также за лесными пожарами на Дальнем Востоке, реализованная вместе с Институтом вулканологии и сейсмологии Дальневосточного отделения РАН. При наличии количественных данных по вулканической активности стало возможно более точно предсказывать размах и частоту сейсмических толчков в российской части Тихоокеанского огненного кольца — цепи вулканов, тянущихся вдоль берега Тихого океана. А четкие данные по объему горящих лесных площадей позволили сосредотачивать для борьбы с ними столько сил, сколько нужно, не ориентируясь при этом на дневные оценки площадей пожаров, получаемые с помощью авиации.

Следующим крупным проектом по применению алгоритмов идентификации ночных огней стали факелы, возникающие при сжигании попутного газа на нефтяных скважинах.

Тепловые источники, полученные после обработки данных пролётом спутников за одну ночь. Разноцветные метки указывают на температуру; большинство из «красных» источников — газовые факелы в месте выработок нефти. Для выбранного источника можно узнать параметры источника, состояние атмосферы в этом месте, фоновую температуру и другие характеристики. По данным Earth Observation Group NOAA и Всемирного банка

«Такие факелы почти невозможно спрятать или замаскировать, поэтому если знать интенсивность горения и спектральные характеристики факела, а также располагать данными о типе нефтяного месторождения и свойствах атмосферы в данной области, то можно рассчитать примерный объем вырабатываемой нефти», — приводит пресс-релиз института слова Михаила Жижина, главного специалиста отдела телекоммуникационных сетей и высокопроизводительных вычислительных комплексов ИКИ РАН. Это достаточно актуальная задача: даже сегодня данные по объему добываемой нефти далеко не всегда оперативно и в полном объеме поступают в Минприроды, благо от объема добычи нефти зависят и налоговые отчисления нефтяных компаний.

Сходную роль может иметь оценка суммарной яркости электрических ночных огней, которые очерчивают города и дороги. На карте стабильных огней, составленной по годовым данным снимков со спутника, легко выделить объекты, которые светятся постоянно. Это не только города, но и трассы, крупные промышленные объекты и так далее. Как отмечают в ИКИ РАН, долговременные наблюдения указывают на очевидную связь между ростом или падением ночной светимости электрического освещения и экономической динамикой в том или ином регионе. Кроме того, благодаря снимкам региона во время блэкаутов (масштабных отключений электричества) можно оценить общий объем ущерба, который тот причиняет местной экономике.

С целью максимального повышения точности имеющихся алгоритмов обработки ночных огней сейчас в ИКИ РАН работают над совершенствованием наземных калибровок. Так называют действия по «калибровке» алгоритмов, когда исследователи активируют на Земле источник света с хорошо известными параметрами, а затем наблюдают его с помощью спутника. По тому, что и как «увидит» спутник, можно понять, как именно на спектр наземного источника излучения влияет состояние атмосферы или, в случае газовых факелов, состав сгорающих в факеле видов топлива. Завершение такой работы позволит значительно точнее распознавать огни в регионах со значительной облачностью или запыленностью.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы