Как развивалась с начала века методология спутникового картографирования растительного покрова России

В развитии методологии спутникового картографирования растительного покрова России, как научно-технического направления, можно выделить три основных этапа (Барталев и др., 2016):
1) Начальный этап (середина 1970-х - конец 1990-х), характеризуемый ограниченным доступом к спутниковым данным, доминированием методов визуального анализа и интерактивной обработки изображений, а также эпизодическим применением разрабатываемых методов и технологий на локальном и региональном уровнях, преимущественно в целях демонстрации их потенциальных возможностей;
2) Переходный этап (конец 1990-х - начало 2000-х), отличающийся существенным упрощением доступа к данным (как правило, историческим) вследствие изменения политики их распространения и использования Интернет-технологий, появлением возможностей получения и автоматизированной обработки временных рядов данных континентального и планетарного уровней пространственного охвата, осуществлением крупных международных проектов в области глобального картографирования и мониторинга наземных экосистем;
3) Современный этап (начало 2000-х - настоящее время), характерные черты которого определяются нарастающим уровнем открытости доступа к спутниковым данным, предоставляющим возможности оперативного их получения и формирования однородных (по радиометрическому и геометрическому качеству) многолетних рядов, развитием автоматических технологий предварительной и тематической обработки данных, а также созданием web-сервисов on-line предоставления информационных продуктов и инструментов их анализа для оценки состояния и динамики растительного покрова.
К отличительным чертам выполняемых в данном направлении исследований и разработок можно отнести следующие, во многом взаимосвязанные, особенности:
• высокий уровень автоматизации методов обработки спутниковых данных, предполагающих минимальное участие человека;
• адаптивность разрабатываемых алгоритмов обработки данных для обеспечения возможности их использования без дополнительной настройки параметров в широком диапазоне условий спутниковых наблюдений;
• возможность эффективного использования разрабатываемых методов (в частности, как следствие вышеуказанных особенностей) на больших территориях, в том числе на уровнях национального, континентального и глобального пространственного охвата;
• интенсивное использование временных рядов данных многоспектральных спутниковых наблюдений и комплексирование данных различного пространственного разрешения (от десятков метров до километров).
Выполненные за прошедший, более чем двадцатилетний период, исследования в области спутникового картографирования растительного покрова были, прежде всего, сфокусированы на следующих основных направлениях:
• разработка комплекса алгоритмов, методов и технологий предварительной обработки спутниковых данных (фильтрация влияния мешающих факторов и случайных шумов, коррекция искажений) для повышения достоверности результатов их последующего тематического анализа;
• разработка комплекса адаптивных алгоритмов, методов и технологий автоматического распознавания типов земной поверхности по спутниковым данным для картографирования растительного покрова и выявления изменений в наземных экосистемах, вызванных различными деструктивными воздействиями природного и антропогенного характера;
• создание на основе разработанных методов и технологий обработки спутниковых данных тематических продуктов, отражающих состояние и динамику растительного покрова;
• разработка методов ассимиляции результатов обработки спутниковых данных в математические модели прогноза динамики наземных экосистем.
Результаты выполненных разработок широко используются в ряде прикладных систем спутникового мониторинга окружающей среды, в частности таких, как Информационный спутниковый сервис мониторинга растительного покрова ВЕГА-Science, разработанный в интересах широкого круга пользователей (Loupian et al., 2022).
Доклад подготовлен при поддержке государственного задания ИКИ РАН (регистрационный номер 122100700008-5) в соответствии с Распоряжением Правительства Российской Федерации от 2 сентября 2022 года №25-15р в целях реализации важнейшего инновационного проекта государственного значения, направленного на создание единой национальной системы мониторинга климатически активных веществ.