Использование спутниковых данных для задач территориального планирования в России

Аватар пользователя Сазонова Анна

«ГРАД-Информ» в очередной раз стал участником международного проекта SEN4RUS. Команда приступила к разработке технологии использования результатов космической деятельности (РКД) в интересах развития городов и регионов России. Для проведения экспертизы первых результатов и апробации разработанных методик проводится формирование экспертного совета, в состав которого должны войти представители органов власти, уполномоченных в области земельно-имущественных отношений, градостроительной, инвестиционной и иной хозяйственной деятельности на территории городов и субъектов РФ, специалисты в области дистанционного зондирования Земли, геоинформационных технологий, а также отечественные и зарубежные разработчики программного обеспечения. Приглашаем заинтересованных лиц принять участие в проекте, объединить имеющийся профессиональный опыт, в партнерстве с зарубежными коллегами выработать лучшую практику использования РКД и обеспечить ее применение при формировании единой отечественной программно-технологической платформы использования РКД для решения актуальных задач государственного и муниципального управления.

«предметно этими вопросами пока не занимались»

Несмотря на то, что до конца 2006 года тема развития космической деятельности и обеспечения эффективного использования ее результатов в практической деятельности была лишь интересной, попытки сделать ее полезной предпринимаются на протяжении десяти лет: утверждаются федеральная и региональные космические программы, формируется Межведомственный совет по использованию результатов космической деятельности (далее – РКД) в интересах социально-экономического развития субъектов Российской Федерации, принимается решение о снятии ограничений на получение и использование данных ДЗЗ высокого разрешения, утверждается профессиональный стандарт специалиста по использованию РКД и пр.

Отсутствие поддержки со стороны конечных пользователей обусловлено следующими факторами: 

-     прежде всего, отсутствие нормативной необходимости и правовой возможности их применения в практической деятельности;

Например, органы власти, уполномоченные в области градостроительной деятельности, руководствуются законодательными актами при принятии управленческих решений и лишь «вприглядку» могут использовать продукты, полученные в результате аналитической обработки космических снимков. Прочие заинтересованные лица, получив комплексный набор информации о территории, для официального ее применения должны соблюсти множество несогласованных между собой условий и преодолеть различного рода препятствия.

-     также отсутствие доступных РКД, являющихся исходными данными для получения индикаторов – показателей, отображающих состояние окружающей среды и территории города;

Информацией о возможности «добыть» космические снимки нужного качества на определенную территорию, к тому же, за конкретный период или обновляемые на регулярной основе, обладают, в основном, представители научной сферы и госсектора, например, узкие специалисты в области дистанционного зондирования земли (далее – ДЗЗ) и соответствующие федеральные структуры РФ. Прочим представителям бюджетной сферы, бизнеса и гражданского общества получению и использованию данных ДЗЗ препятствуют административные и финансовые барьеры.

-     и, конечно же, отсутствие опыта, информированности и методического обеспечения использования РКД в вопросах развития территорий городов и регионов Российской Федерации.

Рисунок 1 – Фрагмент снимка Sentinel-2 (слева) и Landsat 8 (справа) г. Омска 

Надежды и перспективы

В 2013 году был завершен уникальный проект GEOURBAN (ExploitinG Earth Observation in sUstainable uRBan plAnning & managemeNt), в рамках которого был получен не только бесценный опыт, но и сформировалась сплоченная многонациональная и разносторонняя команда проекта, дружелюбные партнерские отношения в которой поддерживаются по сей день.

Рисунок 2 – Команда проекта

В 2014 году команда приняла решение продолжать работы над решением вопроса эффективного использования РКД конечными пользователями в рамках уже следующего проекта благодаря влиянию следующих факторов:

  •  Обеспечение эффективного использования РКД стало задачей государственного масштаба, в соответствии с «Основами государственной политики в области использования РКД в интересах модернизации экономики Российской Федерации и развития ее регионов на период до 2030 года», утвержденными Приказом Президента РФ от 14.01.2014 г. № Пр-51, которая должна быть решена путем координации деятельности органов государственной власти (далее – ОГВ), органов местного самоуправления (далее – ОМСУ) и организаций различных форм собственности. Государственный интерес в использовании РКД заключается в повышении эффективности управления государством, его территориями, регионами и отраслями экономики, а также во вхождении российских предприятий в число ведущих участников мирового рынка космических продуктов и услуг.
  •  В 2014 году Европейским космическим агентством (European Space Agency, ESA) была запущена программа мониторинга окружающей среды «Коперник» (Copernicus), которая предоставляет бесплатный доступ к данным ДЗЗ и ставит своей целью осуществление непрерывного мониторинга поверхности Земли.

Рисунок 3 – Поиск снимков на заданную территорию и просмотр метаданных

Действующим законодательством хоть и определены цели и задачи государственной политики РФ в области эффективного использования РКД, но известные практики и подходы такого использования на сегодняшний день отсутствуют, а формирование нормативной базы, проработка технологий и методик обработки данных ДЗЗ, а также массового применения в интересах развития городов и регионов Российской Федерации значатся лишь в мероприятиях.

 Рисунок 4 – Синтез в естественных цветах снимка г. Санкт-Петербург (программный продукт ENVI)

Появление в открытом доступе данных ДЗЗ, получаемых в ходе программы «Коперник», дает возможность решить ряд актуальных на сегодня задач.

Во-первых, изучить потребность органов власти и иных пользователей в космических продуктах и услугах, определить прикладные задачи, для решения которых могут быть использованы РКД, проработать практические примеры их использования. Определение прикладных задач эффективного использования РКД целесообразно выполнять с привлечением представителей ОМСУ и ОГВ, уполномоченных в области земельно-имущественных отношений, градостроительной, инвестиционной и иной хозяйственной деятельности на территории городов и регионов, специалистов в области ДЗЗ, геоинформационных технологий и иных заинтересованных лиц.

Во-вторых, проанализировать доступные РКД и их характеристики, влияющие на решение прикладных задач.

В-третьих, подобрать и(или) разработать алгоритмы (методы) обработки доступных РКД для получения космических продуктов и услуг, в том числе с целью обеспечения использования отечественных геоинформационных систем и программно-технологических платформ.

В-четвертых, продемонстрировать полученные в ходе решения поставленных задач результаты и подтвердить на примере пилотных городов и регионов их адаптивность и практическую значимость в процессах планирования и управления территориями.

Рисунок 5 – Сравнение результатов классификации снимка Sentinel-2 с исходным снимком г. Владивосток

Вооружившись предыдущим опытом и вдохновившись, перспективой свободного доступа к данным ДЗЗ «Коперника», государственным интересом и сложившейся необходимостью в определении методов получения, обработки, адаптации и применения РКД для решения прикладных задач, мы принялись за решение самой главное задачи – разработку технологии использования РКД в интересах развития городов и регионов Российской Федерации.

Под использованием РКД подразумевается их получение, обработка и адаптация к потребностям пользователей, а также применение.

Таким образом технология должна включать:

-     способы получения доступных РКД;

-     алгоритмы (методы) обработки доступных РКД с целью получения показателей (индикаторов);

-     непосредственно сами результаты обработки – показатели (индикаторы) в виде продуктов – растровых изображений или цифровых карт, а также в виде услуг – информационных ресурсов, предоставляемых с использованием веб-сервисов;

-     способы отображения и примеры практического использования полученных результатов в решении прикладных задач как местного, так и регионального уровня.

Рисунок 6 – Цифровая модель рельефа (программный продукт Snap)

 Первые результаты

Работы в направлении решения поставленной задачи начались год назад в рамках международного сотрудничества по проекту SEN4RUS (exploiting Sentinels for supporting urban planning applications at city and regional levels in RussiaИспользование данных спутников Sentinel для поддержки приложений территориального планирования в России на городском и региональном уровне) при финансовой поддержке ФБГУ «Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере» в проведении НИОКР по теме: «Разработка программного обеспечения и методики использования РКД в интересах развития городов и регионов Российской Федерации».

Целью выполнения НИОКР является создание научно-технического продукта, состоящего из:

-     программного обеспечения для автоматизированной обработки (адаптации) и отображения доступных, в том числе бесплатных РКД и получения результатов такой обработки – индикаторов;

-     набора индикаторов, полученных в результате обработки РКД и предназначенных для использования в решении прикладных задач в области государственного и муниципального управления;

-     методики, описывающей способы получения РКД, их автоматизированной обработки и получения индикаторов, их отображения с использованием разрабатываемого ПО, а также примеры практического использования как РКД, так и индикаторов в решении прикладных задач в области территориального и социально-экономического развития городов и регионов, в том числе в деятельности ОМСУ и ОГВ, уполномоченных в области земельно-имущественных отношений, градостроительной, инвестиционной и иной хозяйственной деятельности.

Рисунок 7 – Элементы системы управления развитием территории городского округа

За это время мы:

  • Изучили доступные, в том числе бесплатные РКД. Исследовали существующие алгоритмы обработки данных ДЗЗ и программные продукты, определили наиболее востребованные в сфере городского планирования и управления территориями, оценили их на применимость и необходимость адаптации.
  •  Рассмотрели процессы управления территориальным и социально-экономическим развитием городов (регионов) и на примере пилотных городов, среди которых: Омск, Владивосток, Санкт-Петербург, определили прикладные задачи использования РКД в социальной, экономической сферах, сфере благоустройства, а также сформировали перечень индикаторов.
  •  Проанализировали доступные векторные данные по пилотным территориям, сформировали требования к их характеристикам и разработали методы совместной обработки растровых и векторных данных для получения таких индикаторов, как: коэффициент застройки, матрица высот, зоны затопления и подтопления, площадь озеленения, плотность улично-дорожной сети, динамика строительства, проседания и сдвиги городской поверхности.
Рисунок 8 – Расчет зон затопления и подтопления 

В настоящее время с целью проведения экспертизы текущих результатов и апробации разработанных методик, а также для обеспечения участия заинтересованных сторон в разработке проводится формирование экспертного совета, в состав которого должны войти представители органов власти, уполномоченных в области земельно-имущественных отношений, градостроительной, инвестиционной и иной хозяйственной деятельности на территории городов и регионов, специалисты в области ДЗЗ, геоинформационных технологий, а также отечественные и зарубежные разработчики программного обеспечения. В рамках экспертного совета планируется регулярно проводить совместные мероприятия для обмена опытом и получения комплексных экспертных оценок в ходе демонстрации результатов (промежуточных и итоговых) выполненных работ.

Рисунок 9 – Расчет коэффициента озеленения

В дальнейшем планируется разработать инструменты автоматизированной обработки данных ДЗЗ для получения индикаторов, оценить их эффективность и апробировать для создания типовых примеров использования РКД в прикладных задачах на примере пилотных городов. Разработанную технологию впоследствии необходимо будет подвергнуть экспертной оценке с целью обеспечения ее применения при формировании единой отечественной программно-технологическую платформы использования РКД для решения задач государственного и муниципального управления, и масштабного тиражирования на территории Российской Федерации, как лучшей практики.

Рисунок 10 – Расчет коэффициента застройки

Приглашаем заинтересованных лиц принять участие в экспертном совете и проекте в целом, ведь именно с применением системного, комплексного и научного подходов, а также имеющегося профессионального опыта можно не только изучить международные подходы и укрепить взаимодействие с зарубежными партнерами, но и выработать лучшую практику использования РКД, достойную наивысших экспертных оценок как зарубежных, так и отечественных коллег в данной области.

Комментарии

Отправить комментарий

Содержимое этого поля является приватным и не будет отображаться публично.
АНТИСПАМ
Этот вопрос задается для того, чтобы выяснить, являетесь ли вы человеком или представляете из себя автоматическую спам-рассылку.
X
Вы можете войти с зарегистрированным именем пользователя или вашим e-mail адресом.
Пароль чувствителен к регистру.
Загрузка