Возможности комплексного информационного сервиса «Цифровая Земля» в сфере обработки оптических данных дистанционного зондирования

Проект «Цифровая Земля» – это геоинформационная платформа, созданная по заказу и в интересах госкорпорации «Роскосмос» в рамках национальной программы «Цифровая экономика РФ» для мониторинга территории страны на основе космических снимков с помощью искусственного интеллекта. АО «Терра Тех» является коммерческим оператором и разработчиком проекта «Цифровая Земля». Платформа с набором основных сервисов функционирует в масштабах всей России с 2020 года. «Цифровая Земля» включает в себя 7 действующих информационных сервисов, реализуемых на основе оптических данных дистанционного зондирования: «Строй-контроль», «Сельхоз-мониторинг», «Лес-контроль», «Нарушенные земли», «Карьеры», «Чрезвычайные происшествия», «Экомониторинг». На территорию всей страны предоставляется 8 тематических продуктов с частотой обновления 1-2 раза в год: граница леса, вырубки и ветровалы, пройденные пожарами участки леса, объекты недропользования и их изменение, объекты строительства и их изменение, гидрография. Данные продукты позволяют получать статистическую информацию о природных ресурсах в масштабах России и отслеживать динамику хозяйственной деятельности по освоению этих ресурсов в различных сферах экономики. Также в «Цифровой Земле» предусмотрено формирование 14 продуктов по заказам пользователей на указанную ими территорию с необходимой частотой мониторинга в рамках ограниченной бесплатной квоты ГК «Роскосмос».
Технологическая цепочка сервисов базируется на космических снимках российских оптических спутниковых систем Канопус-В и Ресурс-П, а также на открытых зарубежных данных. Данные проходят полный цикл обработки – от приема и предварительной коррекции до тематического анализа. Для платформы «Цифровая Земля» АО «Терра Тех» разработано более 100 нейросетевых моделей с целью оперативной обработки спутниковых данных и формирования тематических продуктов. Модели работают на многоканальных снимках, адаптируются и обучаются с учётом массового и регулярного формирования продуктов. В зависимости от задачи используются нейросетевые модели с различным количеством классов. Конечная оценка точности проводится экспертно, на этапе контроля тематической продукции.
Аппаратная часть сервиса представляет собой кластер, объединяющий ресурсы для работы с большими данными и искусственным интеллектом. Архитектура включает специализированные GPU-узлы на базе Nvidia Tesla V100/T4 для нейросетевой обработки снимков, а также многоуровневую систему хранения (S3, NVMe, SAN) общим объемом свыше петабайта. Это позволяет обеспечить как хранение большого объёма данных, так и потоковую обработку в режиме, близком к реальному времени.
За последние 2,5 года эксплуатации платформы суммарная площадь обработки спутниковых данных (преимущественно – оптических) для предоставления тематических продуктов масштаба 1:50 000 составляет 950 млн км2. Наиболее востребованными продуктами на основе оптической съемки являются: оперативный мониторинг паводков и природных пожаров, выявление признаков незаконной деятельности в лесном фонде и незаконной добычи полезных ископаемых, а также инвентаризация земель сельскохозяйственного назначения.
Основными потребителями тематических продуктов, согласно действующим регламентам, являются региональные органы власти РФ. Также федеральные органы исполнительной власти могут использовать систему. Доступ к данным платформы «Цифровая Земля» реализован через веб-интерфейс и API, что позволяет встраивать аналитические продукты в региональные ГИС без дополнительной ручной обработки. В ходе многолетнего взаимодействия можно выделить 30 наиболее активных регионов, которые в том числе используют результаты обработки платформы «Цифровая Земля» в региональных ГИС (например, Кировская, Архангельская, Калужская области).