Совершенствование инфраструктуры использования результатов космической деятельности в области ДЗЗ на основе сети региональных геополигонов и тестовых участков СВПН.

Развитие высокотехнологичных и наукоемких секторов входит в число государственных интересов Российской Федерации в области использования результатов космической деятельности.[1] (ИРКД).
Целью государственной политики является координация деятельности, а в числе важнейших приоритетов - проведение единой технической политики при создании и функционировании элементов инфраструктуры и создание системы непрерывного образования в сфере подготовки и повышения квалификации специалистов в области ИРКД.
В рамках реализации государственной политики в области ИРКД предпринимаются практические шаги с целью рационального сочетания российских и зарубежных результатов космической деятельности; обеспечения программно-технологической независимости Российской Федерации в ИРКД при решении задач управления государством, его территориями, включая особо охраняемые территории, регионами, критически важными, потенциально опасными и социально значимыми объектами инфраструктуры страны; обеспечения внедрения отечественных геоинформационных систем и программно-технологических платформ и обеспечения информационной безопасности при создании космических продуктов и оказании космических услуг.
Важным элементом высокотехнологичной наукоемкой инфраструктуры являются центры компетенции в сфере ИРКД, обеспечивающие доступ к информационным ресурсам, а также для обучения и повышения квалификации. В числе таких центров рассматриваются ведущие профильные вузы.
Отличительной особенностью ведущих вузовских, научных и производственных центров компетенции является наличие наземной инфраструктуры для обучения пользователей, тестирования и валидации технологий и продуктов ИРКД, материализованной в виде геополигонов, валидационных площадок и тестовых участков. Как правило такая наземная инфраструктура задействована не только для ИРКД, но и для исследования и обучения в сфере альтернативных и дополняющих технологий (таких как аэросъёмка, наземные и гидрографические методы и средства сбора геоинформации), которые одновременно обеспечивают перекрёстную оценку результативности, эффективности и целесообразности.
Геополигоны используются для решения широкого круга задач. [2,3] В настоящее время на геополигонах проводятся: обучение, испытания, исследования, демонстрации передовых образцов. Важными функциями геополигонов является обеспечение возможностей для отработки взаимодействия и проведение мероприятий по вовлечению будущих абитуриентов в экспедиционную деятельность.
Возможность проведения полевой практики востребована при подготовке широкого круга специалистов в области наук о Земле и наук о жизни, технических, инженерных и даже гуманитарных наук. Специалистов, чьей общей чертой является применение метода экспедиционных исследований: геодезисты, топографы, фотограмметристы, внешние пилоты (операторы беспилотных систем), изыскатели, географы, ландшафтоведы, геоморфологи, почвоведы, геофизики, геохимики, гидрографы, гидрологи, океанологи, гляциологи, сейсмологи, вулканологи, геоботаники, экологи, биологи, зоологи, специалисты в области лесного, сельского, рыбного хозяйства, археологи, палеонтологи и многие другие специалисты и учёные.
Объединяющей основой экспедиционных исследований различной тематики является общность применяемых методов геодезии, аэрокосмосъёмки, фотограмметрии, картографии и геоинформатики.
Однако специалисты экспедиционного профиля готовятся и работают в различных учебных заведениях, научно-проектных институтах и производственных организациях.
Важным обоснованием для совместного освоения указанных методов является необходимость взаимодействия в междисциплинарных исследованиях.
Оборудованные геополигоны необходимы всем специалистам, которые практикуют экспедиционный метод исследований, а также которым необходимо подтверждение результатов камеральных работ.
Использование результатов космической деятельности характерно для всех этапов экспедиционных исследований: планирования, рекогносцировки, обеспечения навигации по маршруту, фиксации наблюдений, мониторинга, обработки наблюдений, отображения результатов и подготовки отчётных результатов. В экспедиционных исследованиях широко используются такие результаты космической деятельности как данные дистанционного зондирования Земли из космоса, данные ГНСС, метеоданные и космическая связь.
Информационное обеспечение экспедиционных исследований на геополигоне включает долговременные наборы данных ДЗЗ, тематические БД, банк эталонов, карты, цифровые модели, материалы полевого обследования, данные метрологического обеспечения.
Для отработки экспедиционных методов исследования требуется соответствующее приборное обеспечение и оборудование территории (акватории).
Для сравнительного анализа применимости отдельных геополигонов и площадок предложен к рассмотрению ряд характеристик.
- охват (участок должен быть сопоставим по размерам с размером кадра и размером трапеции номенклатурного листа хотя бы масштаба 1:25 000);
- представительность (участок должен содержать необходимое разнообразие топографическая условий и объектов местности);
- оборудованность (наличие опознаков, мир, эталонов, другого валидационного оборудования и сопутствующей инфраструктуры);
- доступность для обследования (проблемы - перевод земель в частную собственность, ограничения полётов БАС);
- изученность (наличие данных о местности);
- отслеживаемость (обеспечение актуальности подспутниковых наблюдений);
- статус (долговременность наблюдений, обеспечение сохранности, качество наблюдений);
- стоимость эксплуатации.
Видовое разнообразие полигонов требует отдельного изучения.
В соответствии с РТМ [4] геополигон предназначен для выполнения следующих основных работ:
- проведение метрологической аттестации или поверки геодезических приборов (теодолитов, нивелиров, дальномеров, тахеометров, кипрегелей, гиротеодолитов, рулеток, гравиметров, приборов оперативного определения координат и других приборов);
- проведение испытаний новых приборов;
- проведение исследований технологий и методов геодезических измерений;
- осуществление учебных мероприятий по подготовке кадров, а также по освоению новых приборов и технологий измерений.
В соответствии с РТМ геополигон должен включать образцовый базис, сеть микротриангуляции, нивелирный полигон, образцовый азимут, контрольно-поверочную сеть, гравиметрический пункт.
Эталонные геодезические полигоны включены в Государственный реестр средств измерений (ГРСИ) в раздел "полигоны пространственные эталонные". [5]
Стандартом ГОСТ Р 51833-2001 "ФОТОГРАММЕТРИЯ. Термины и определения" введено понятие "фотограмметрический полигон", который представляет собой рабочий эталон для метрологического обеспечения съемочных, обрабатывающих систем и программных комплексов, применяемых в целях фотограмметрической обработки, в виде совокупности наземных объектов с известными значениями пространственных координат и яркостных параметров, утвержденный в установленном порядке. В составе системы валидационных подспутниковых наблюдений (СВПН) Роскосмоса имеются полигоны подобного назначения.[6]
В качестве фотограмметрических полигонов для геометрической калибровки космической системы «КАНОПУС-В» рекомендуется использовать съемки геометрических полигонов Роскосмоса: Иркутский полигон (точность 0.3 м), Самарский полигон (0.5), Пятигорский полигон (0.5), Московский полигон (0.3). [7,8]
По заданию Роскосмоса в 2012 году отдел системных исследований средств дистанционного зондирования Госцентра "Природа" Роскартографии (начальник отдела В.А. Горелов, сотрудники отдела В.С. Грузинов, О.А. Карпухина) разработал методику и выполнил работы на территорию Московского полигона по выбору, полевому обследованию, измерению, обработке и подготовке паспортов опорных точек, опознаваемых на материалах панхроматической съёмки космическими системами «РЕСУРС-П». [9]
В качестве опознаков (точек объекта фотограмметрической съемки с известными пространственными координатами, опознанных на фотограмметрическом снимке) выбирались характерные точки элементов дорожной сети, благоустройства, гидрографии. В связи с интенсивным развитием инфраструктуры Московского региона, массив опознаваемых опорных точек требует постоянной актуализации.
Отдельные полигоны, валидационные площадки и тестовые участки решают ведомственные задачи, в том время как их комплексирование позволит оперировать новой системной целостностью, которая позволит реализовывать возможности многостороннего использования геополигонов, повысить эффективность и уменьшить объёмы дублирования затрат.
Высокотехнологичный наукоемкий сектор ИРКД в области дистанционного зондирования, геоинформатики, геодезии и навигации будет успешнее развиваться при условии координации деятельности в части обеспечения системного, программно-целевого и инфраструктурного подходов к использованию геополигонов, валидационных площадок и тестовых участков в составе единой региональной (в перспективе - федеральной и международной) сети.
С этой целью предлагается дополнить ведомственную сеть полигонов региональными геополигонами коллективного пользования, которые будут ориентированы на обеспечение единства технологии экспедиционных исследований и ИРКД, способствуя междисплинароному взаимодействию на региональном уровне, позволяя концентрировать усилия и экономить значительные средства.
Необходимость создания региональных геополигонов обусловлена разнообразием природных условий. Полноценная работа по созданию банка эталонов машинного обучения не может проводиться без использования постоянных площадок долговременных наблюдений с фиксацией условий съёмки и состояния эталонных объектов. [10] Поскольку объекты местности изменчивы обучение систем искусственного интеллекта должно быть непрерывным. В ином случае результаты обучения потеряют возможность валидационного подтверждения.
Упорядочивание, систематизация и анализ существующих и перспективных площадок сети региональных геополигонов должны рассматриваться на основе геосистемного географического подхода, принципов ландшафтного районирования, реалий транспортной доступности и сведений о долгосрочных планах территориального развития.
Проблематика ИРКД в условиях проводящейся монетизации заставляет задуматься о целесообразности организации региональной площадки для совместного использования современных средств и сервисов при отработке экспедиционных технологий. Необходимо развивать региональные геополигоны как центры коллективного пользования в области экспедиционных исследований и ИРКД, оснащённые современным технопарком и сопутствующей инфраструктурой, соотнося возможности настоящего времени с практикой создания академгородков.
Таким образом, насущной необходимостью в ближайшей перспективе является организация исследований существующих полигонов, калибровочных и тестовых площадок как единой системной целостности, разработка научных основ и единой технической политики совместного функционирования федеральной сети региональных геополигонов, включая проблематику эффективности ИРКД.