Материалы 22-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
Москва, ИКИ РАН, 11–15 ноября 2024 г.

(http://conf.rse.geosmis.ru)

XXII.A.156

Развитие программных средств расчёта динамики водяного пара и парниковых газов в атмосфере и расчёт их баланса над регионами произвольной формы.

Втюрин С.А. (1), Ермаков Д.М. (1,2), Пашинов Е. В. (1)
(1) Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
(2) Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, Фрязинский филиал (ФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН), Фрязино, Московская обл., Россия
Программа FlowEstimate предназначена для расчёта векторного поля потоков газов или водяного пара в атмосфере при помощи алгоритма оценки оптического потока и объединяет в себе ряд предыдущих наработок по этой теме. Как комплексное решение она включает подготовку данных и собственно вычисление потоков. В подготовку входит синтез, при необходимости, изображений из различных источников и заполнение лакун в данных, позволяющее получить пригодное для дальнейшей обработки изображение. Вычисление потоков производится при помощи алгоритмов анализа оптического потока с получением в результате векторных полей видимого горизонтального движения. По данным полученного поля и величинам соседних концентраций может быть вычислен интерполированный кадр и, в свою очередь, послужить основой для дальнейшего рекурсивного вычисления. Все эти возможности гибко управляются при помощи графического локального веб-интерфейса, что в дальнейшем может упростить встраивание в более комплексную систему.
Результаты расчета потоков могут быть, в частности, использованы для расчёта конвергенции и баланса заданной области. В новой версии расчёта баланса появилась возможность расчёта не только по прямоугольным областям, но и по произвольным регионам, заданным набором точек или растровой маской (с естественными ограничениями на корректность области, отсутствие самопересечений и вырезанных участков). Это, в частности, позволило сделать расчёт баланса водяного пара (2012–2023 годы) и угарного газа (CO) (за 2018–2023 годы) в атмосфере по границам административных регионов.
Работа выполнена при поддержке темы «Эмиссия» (гос. Регистрация № 122101700045-7).
Программа «FlowEstimate» зарегистрирована в качестве результата интеллектуальной деятельности (свидетельство №2024669140).

Ключевые слова: программное обеспечение, анализ данных, дистанционное зондирование, атмосферная динамика, цифровая обработка изображений
Литература:
  1. Ermakov D.M., Pashinov E.V., Kuz’min A.V. et al., The concept of calculating the elements of the regional hydrological balance with the use of satellite radiothermovision,Gidrometeorologiyaiehkologiya, 2023, No. 72, pp. 470–493 (in Russian), DOI: 10.33933/2713-3001-2023-72-470-492.
  2. Ermakaov D.M., Raev M.D., Chernushich A.P., Sharkov E.A. Algorithm for construction of global ocean-atmosphere radiothermal fields with high spatiotemporal sampling based on satellite microwave measurements // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics, 2019, Vol. 55, No. 9, pp. 1041–1052. doi: 10.1134/S0001433819090159. https://link.springer.com/article/10.1134/S0001433819090159
  3. Пашинов, Е. В., et al. "Отработка методики балансовых расчётов выбросов парниковых газов по данным спутникового мониторинга на примере крупных лесных пожаров."
  4. Farnebäck 2003: Farnebäck G. Two-Frame Motion Estimation Based on Polynomial Expansion // Image Analysis, 13th Scandinavian Conference, SCIA 2003, Halmstad, Sweden, June 29 - July 2, 2003, Proceedings / ed. Bigün J., Gustavsson T. Springer, 2003. Vol. 2749. P. 363–370.
  5. Kroeger T. et al. 2016: Kroeger T. et al. Fast optical flow using dense inverse search // European conference on computer vision. Springer, 2016. P. 471–488.
  6. Bouguet 1999: Bouguet J.-Y. Pyramidal implementation of the lucas kanade feature tracker. 1999.
  7. Baker 2004: Baker S., Matthews I. Lucas-kanade 20 years on: A unifying framework // International journal of computer vision. Springer, 2004. Vol. 56. P. 221–255.

Презентация доклада



Ссылка для цитирования: Втюрин С.А., Ермаков Д.М., Пашинов Е.В. Развитие программных средств расчёта динамики водяного пара и парниковых газов в атмосфере и расчёт их баланса над регионами произвольной формы. // Материалы 22-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2024. C. 29. DOI 10.21046/22DZZconf-2024a

Методы и алгоритмы обработки спутниковых данных

29