Сервис тематической обработки данных ДЗЗ для анализа водных экосистем

Современные подходы к использованию данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) демонстрируют значительный прогресс в задачах анализа водных экосистем и оценки их динамики, что связано с развитием технологий облачных вычислений, гиперспектральной и мультиспектральной съемки, а также методов интеллектуальной обработки данных [1–3]. При этом существующие пользовательские системы, обеспечивающие доступ к спутниковым данным, как правило, ориентированы на общий спектр задач мониторинга и предоставляют ограниченные возможности тематической обработки, не всегда позволяя оперативно получать готовые аналитические результаты по экологическим параметрам. Это определяет актуальность разработки специализированного сервиса, обеспечивающего автоматизированную интерпретацию и расчет тематических индексов по данным ДЗЗ с минимальными временными затратами для пользователя.

Разрабатываемая система тематической обработки данных ДЗЗ для анализа водных экосистем представляет собой веб-сервис, предназначенный для автоматизации расчетов индексов и анализа динамики состояния водных объектов. Архитектура сервиса построена с учетом современных требований к обработке больших геопространственных данных и реализована на принципах объектно-ориентированного проектирования геоинформационных систем. Основой системы является возможность анализа данных с различных космических аппаратов (Sentinel, Landsat и др.), что обеспечивает вариативность используемых пространственных и спектральных разрешений для решения научных задач. Особенностью решения является реализация модуля сегментации на основе архитектуры U-Net, который позволяет выполнять автоматическое выделение типов подстилающей поверхности, обеспечивая хорошую точность интерпретации снимков в различных климатических и сезонных условиях.

Сервис функционирует в режиме интерактивной работы через веб-интерфейс, в котором пользователь может последовательно выбрать исследуемую территорию, космический аппарат и временной диапазон наблюдений, провести самостоятельный предварительный анализ сцены, задать область интереса и выполнить тематическую обработку данных. При этом результаты расчета индексов (LST, NDVI, NDWI, MNDWI, AWEInsh, AWEIsh, WI, WRI, NDSI, NDTI, NDMI) формируются автоматически, а визуализация выходных продуктов выдается в виде изображения с возможностью сохранения, что существенно облегчает интерпретацию для специалистов гидрологического, экологического и геоинформационного профиля. Таким образом, сервис обеспечивает непрерывную цепочку обработки — от получения снимков до анализа и визуализации тематических показателей, что значительно упрощает проведение прикладных исследований.

Практическая значимость разработки обусловлена необходимостью создания инструментов, способных оперативно обеспечивать специалистов готовыми аналитическими продуктами на основе спутниковых данных. Использование спектральных индексов, подтверждённое работами отечественных и зарубежных исследователей [4–6], позволяет решать задачи выявления сезонных и межгодовых изменений, анализа термического состояния и мутности вод, а также мониторинга процессов эвтрофикации. В отличие от большинства существующих платформ, представляемая система не требует от пользователя глубоких знаний в области программирования или предварительной подготовки данных и ориентирована на практическое применение.

Создание подобного сервиса способствует развитию отечественных решений в области геоинформационных технологий и дистанционного зондирования, обеспечивая доступ к данным и инструментам тематической обработки в открытом режиме. Разработанный подход, основанный на комплексной интеграции данных ДЗЗ и автоматизации аналитических расчетов, формирует основу для последующего расширения функциональности системы и её применения в задачах регионального и федерального экологического мониторинга.