Новая технология космического контроля половодий на реках России

Инженерно-технологический Центр (ИТЦ) «СканЭкс» разработал и протестировал на практике новую российскую технологию оперативного многоспутникового мониторинга объектов, процессов и явлений. Ключевые роли в новой технологии, получившей наименование ScanNet, играют универсальные станции приема космической информации «УниСкан», оперативное нацеливание спутников на районы съемки, параллельная потоковая обработка в квазиреальном масштабе времени изображений от группы спутников с разной аппаратурой детальной съемки Земли и применение сетевых геопортальных технологий.

Технология оперативного многоспутникового мониторинга ScanNet была испытана в ходе пилотного проекта «Половодье-2009» по мониторингу весеннего ледохода на крупных реках России, выполненного в апреле – июне 2009 года в интересах МЧС и Росгидромета. Всего заказчикам из региональных подразделений двух ведомств было поставлено более 1100 оптических и радиолокационных снимков высокого и среднего пространственного разрешения. В проекте участвовали также станции «УниСкан» МЧС РФ в Красноярске и Вологде из состава ведомственной системы космического мониторинга ЧС.

Центр «СканЭкс» передал более 580 снимков бассейнов крупных рек в адрес 9 региональных управлений Росгидромета: Архангельского, Мурманского, Приволжского, Северо-Западного, Западно-Сибирского, Иркутского, Краснодарского, Ставропольского и Якутского УГМС.

Подробное описание технологии ScanNet на примере спутникового мониторинга половодья в бассейне Северной Двины приведено в материалах отчета, доступного в разделе «Публикации» сайта ИТЦ «СканЭкс».

Региональные управления Росгидромета традиционно наблюдали за ходом весеннего половодья по снимкам низкого пространственного разрешения оптических сканеров MODIS спутников Terra и Aqua (США), но информация MODIS не позволяла проводить системный и эффективный мониторинг ледохода из-за сложных погодный условий российского Севера. С помощью комбинации данных оптических и радиолокационных датчиков семи спутников удалось отследить основные этапы схода ледяного покрова в бассейнах крупных рек России.

Елена Скрипник, начальник отдела речных и морских гидрологических прогнозов Гидрометцентра ГУ «Архангельский ЦГМС-Р», отметила:
— Для слежения за продвижением ледохода ранее проводилась ледовая разведка, которая из-за дороговизны прекращена. Снимки MODIS показывают общую картину. По нашему району мы располагаем одним снимком в день, что не позволяет отслеживать движение ледохода, очаги заторообразования и разливы. Результаты, полученные в ходе проекта «Половодье-2009», явились не только важным источником оперативной информации, но позволят в дальнейшем подготовить схемы участков затопления (установить глубину затопления и площадь) для предупреждения о развитии неблагоприятных явлений органов МЧС России и муниципальных образований, что ранее сделать было невозможно из-за отсутствия точных данных. Кроме того, космическая информация использовалась для подтверждения факта затопления территории при подготовке справок для страховых компаний на возмещение ущерба пострадавшим.

В ходе спутникового мониторинга ледохода на Северной Двине, выполненного Центром «СканЭкс» в интересах Архангельского ЦГМС-Р в рамках проекта «Половодье-2009» принято и обработано более 70 радиолокационных и оптических спутниковых изображений высокого и среднего пространственного разрешения (3–60 м): RADARSAT-1, ENVISAT-1, IRS-1D/ -P6, SPOT 2/4 операторов CSA, MDA, Eurimage, ESA, ANTRIX и SPOT Image. В проекте приняла участие компания Infoterra (Германия), которая в оперативном режиме предоставляла снимки радиолокационного спутника TerraSAR-X.

В результате были получены уникальные временные серии снимков, иллюстрирующие динамику вскрытия рек и развития половодья в басейне Северной Двины на протяжении более 650 км, которое сопровождались образованием продолжительных заторов льда и значительным подъемом уровня воды. Высокодетальные радиолокационные снимки TerraSAR-X продемонстрировали уникальные возможности для решения задач детальной оценки последствий затопления территорий: при сравнении снимков TerraSAR-X с высокодетальными оптическими изображениями определялись подтопленные объекты инфраструктуры (мосты, дороги, поселения и застройки).

Реализация заложенного в технологии ScanNet принципа оперативного доступа к геопродуктам потребовало создания в ИТЦ «СканЭкс» новых решений, обеспечивающих параллельную многоканальную потоковую обработку данных съемок нескольких спутников ДЗЗ в масштабе времени близком к реальному. Заказчик получал готовые геопродукты по каналам интернет связи и с помощью геосервиса «Космоснимки — Половодье», который обеспечивал визуализацию, хранение продуктов и возможность проведения экспресс-анализа результатов съемок за разные даты.

По итогам испытаний технологии ScanNet на примере проекта «Половодье-2009» разработана методика оперативного заказа, обработки и доведения комплексных продуктов спутниковой съемки высокого разрешения, позволяющая определять набор информативных параметров, в том числе идентифицировать положение кромки льда, отслеживать продвижение ледохода, оценивать площадь и динамику затопления пойменных территорий.

— Отдел космического мониторинга НЦУКС совместно с центром мониторинга и прогнозирования ЧС Сибирского регионального центра МЧС России на основе метеопрогноза и данных космосъемки оценивали ситуацию и вырабатывали краткосрочный прогноз по движению ледостава и развитию паводковой обстановки, — рассказал начальник филиала космического мониторинга НЦУКС Виктор Иванов (г. Красноярск). — В соответствии с этим прогнозом и оценкой скорости движения льда производился предварительный заказ космической съемки высокого разрешения районов ожидаемых ЧС. Полученные космические снимки после дешифровки и детектирования мест образования заторов предоставлялись в оперативную дежурную смену НЦУКС и в Центр мониторинга Сибирского РЦ для оценки текущей обстановки, прогноза и последующих заказов спутниковых данных. Одновременная съемка с использованием радарных и многоспектральных датчиков высокой разрешающей способности повышала эффективность и достоверность обнаружения ЧС гидрологического характера.

— Помимо задач всепогодного детального и оперативного космического мониторинга половодий новая технология ScanNet может быть применена для наблюдения за различными процессами и явлениями, например, для контроля нелегальной хозяйственной деятельности в заповедниках, нелегального рыболовства, загрязнения водной среды и других задач, — сказала вице-президент ИТЦ «СканЭкс» Ольга Гершензон. — Мы продолжим совершенствование и адаптацию новой технологии для решения актуальных задач рационального природопользования, мониторинга, управления и контроля.

Источник: компания "СканЭкс"