Опыт преподавания обработки и дешифрирования спутниковых снимков на географическом факультете Пермского государственного университета (ПГНИУ)

Кафедра картографии и геоинформатики была основана на географическом факультете ПГНИУ в 2012 г., а первый набор студентов на программу бакалавриата «Картография и геоинформатика» состоялся в 2011 г. В 2015 г. состоялся первый набор на магистерскую программу «математико-картографическое моделирование геосистем и комплексов». В 2019 г. было открыто новое направление подготовки студентов в бакалавриате − «Геодезия и дистанционное зондирование». В настоящее время на профиль «Картография и геоинформатика» ежегодно набирается 20-25 студентов, на профиль − «Геодезия и дистанционное зондирование» − 20 студентов.
Учебный план направления «Картография и геоинформатика» является наиболее разработанным, и предполагает изучение трех блоков профессиональных дисциплин, связанных с классической картографией («картография», «географическое картографирование»), геоинформатикой («геоинформационные системы», «геоинформационное картографирование», «ГИС-технологии») и дистанционным зондированием Земли. Последний блок изучается в основном на 4-м курсе. В нем выделяются два раздела, посвященных обработке снимков с БПЛА и фотограмметрии (курс «дистанционное зондирование и фотограмметрия»), и обработке и дешифрированию снимков из Космоса («дистанционное зондирование в картографии», «тематическое дешифрирование», «Фонд космических снимков для создания карт»). К моменту начала изучения этих дисциплин студенты уже относительно свободно владеют основным программным обеспечением ГИС (ArcGIS, QGIS).
В рамках изучения обработки и дешифрирования спутниковых снимков студенты применяют как открытое программное обеспечение (QGIS, ESA SNAP, в меньшей степени SAGA), так и коммерческое (ArcGIS, Scanex Image Processor). Основной объем работ выполняется на общедоступных оптических снимках Landsat и Sentinel-2, а также радиолокационных данных Sentinel-1. Из коммерческих данных используются архивы снимков со спутников SPOT и WorldView-2, полученные ПГНИУ в рамках проекта по созданию Межрегионального центра космического мониторинга в 2011-2014 гг., а также снимки со спутников Ресурс-П Роскосмоса, полученные в 2019-2021 гг.
Студенты изучают основные методы тематического анализа снимков (анализ разновременных серий, классификацию, различные индексные изображения) на примере задач, актуальных для региона. К ним относятся мониторинг землепользования на сельскохозяйственных угодьях, в том числе оценка площади используемых земель и распространения борщевика Сосновского, оценка характеристик лесного покрова, картографирование нарушений лесного покрова, вызванных природными и антропогенными факторами, оценка характеристик водных объектов (колебания уровней воды, мутность, распространение синезеленых водорослей). Большое внимание уделяется задачам, связанным с мониторингом опасных природных явлений (наводнений, лесных пожаров, засух). Ряд работ связан с применением современных продуктов обработки спутниковых снимков, в частности разработанных лабораторией Global Land Analysis and Discovery (https://glad.umd.edu/), и созданием на их основе различных тематических карт.
Перечисленные курсы основаны на трех основных учебных пособиях: учебнике (Лабутина, Балдина, 2021), а также двух учебниках, опубликованных коллективом кафедры (Шихов и др., 2020; Шихов, Абдуллин, 2024).