CC BY
23Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies 3 (2012 5) 340-352
УДК 004.422
Программно-технологическая инфраструктура информационной поддержки решения задач территориального управления
Р.В. Брежнев3, Ю.А. Маглинеца, Е.А. Мальцев8, С.Е. Перфильева, А.Ю. Сидоров2*, Г.М. Цибульский", А.С. Шокол6
а Сибирского федерального университета Институт космических и информационных технологий Россия 660074, Красноярск, ул. Киренского, 26 б Научный центр оперативного мониторинга Земли Россия 127490, Москва, Декабристов, вл. 51, стр. 25 1
Received 13.08.2012, received in revised form 20.08.2012, accepted 27.08.2012
Рассмотрены вопросы построения программно-технологической инфраструктуры информационной поддержки решения задач территориального управления на основе методов дистанционного зондирования Земли. Сформулированы основные требования к программно-аппаратному комплексу, его архитектура, структура программно-технических средств, технологии взаимодействия с внешними системами и проиллюстрированы примеры решения прикладных задач применительно к территории Красноярского края.
Ключевые слова: база данных спутниковых изображений, программно-технологическая инфраструктура, дистанционное зондирование Земли, пространственные данные, противопожарная вспашка, ГИС, web-сервис.
Введение
С учетом особенностей территории Сибири и Дальнего Востока, где имеются большие территории с низкой заселенностью, слаборазвитыми транспортными коммуникациями и др., данные дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) из космоса зачастую становятся единственным источником достоверной информации о состоянии территорий и наземных объектов. Задачи управления территориями должны быть направлены на выявление, учет, мониторинг, актуализацию информации о ресурсах соответствующей территории, а также на обеспечение поддержки принятия решений, касающихся управления этими ресурсами, контроля исполнения принятых решений. К ресурсам следует отнести не только аграрные, индустриальные объекты, водные, земли, лесные ресурсы, полезные ископаемые, населенные пункты во всем их многообразии, коммуникации и др., но и все, что связано с народона-
* Corresponding author E-mail address: asidorov@sfu-kras.ru
1 © Siberian Federal University. All rights reserved
селением края: вопросы проживания, обучения, охраны здоровья, культурного потенциала, занятости и мн. др.
Автоматизированные системы, специализирующиеся на решении задач ДЗЗ, характеризуются существенной разнородностью типов пользователей, применяемых технологий, а также пространственной распределенностью. Задачи, решаемые методами ДЗЗ, относятся к классу интеллектуальных задач, требующих корпоративного решения коллективами пользователей различной предметной специализации и квалификации. В работах, посвященных построению и функционированию систем ДЗЗ [1-4], детально проанализированы такие вопросы, как организация представления данных дистанционного зондирования (ДДЗ), их предварительной и тематической обработки, шифрации, сжатия, организации портального доступа и др. Между тем, вопросам координации коллективов пользователей и организации взаимодействия разнородных систем ДЗЗ уделяется недостаточное внимание.
В работе рассмотрена задача организации программно-технологической инфраструктуры, обеспечивающий среду постановки и решения задач территориального управления методами ДЗЗ.
Логическая структура системы
Ядром программно-технологической инфраструктуры информационной поддержки решения задач территориального управления является информационная система дистанционного зондирования Земли ИКИТ СФУ. На современном этапе построения информационных систем актуальна разработка сервисов, обеспечивающих конечному пользователю среду для формирования информационных запросов и их разрешения путем своевременной поставки релевантной информации. Предложенная в [4] архитектура позволяет решить эти вопросы. В нее входят следующие подсистемы:
• получения исходных данных;
• представления данных;
• актуализации информации;
• мониторинга геопространственных ресурсов;
• поддержки принятия решений;
• управления программно-аппаратным комплексом.
1. Подсистема получения исходных данных. Базируется на комплексе методов и средств приема, сбора разнотипной информации из различных источников, предварительной обработки, индексации и регистрации данных. Получение исходных данных осуществляется путем организации импорта из разнородных баз данных предприятий и организаций, получения данных из сетей обмена геопространственной информации, как российских, так и международных, съема информации с наземных датчиков, получения информации с датчиков, установленных на космических аппаратах и самолетах. Для автоматической индексации и регистрации данных используются методы, описанные в [5].
2. Подсистема представления данных. Обеспечивает хранение и доступ к растровым, векторным и атрибутивным данным, необходимым для принятия решений. В подсистеме реализована комбинация средств хранения, представления и визуализации данных на основе технологий реляционных СУБД, геоинформационных систем, хранилищ данных, баз знаний.
Обновление данных в подсистеме осуществляется путем обращения в подсистему актуализации. Темп актуализации определяется динамикой поведения соответствующего объекта.
3. Подсистема актуализации информации. Обеспечивает подготовку актуальной информации по мере поступления запросов в сети передачи геопространственной информации. Использует иерархическую модель для представления изображений, развитую в [6]. В ее задачи входит интерпретация полученных данных на основе формализованных экспертных знаний и сопоставление временных срезов данных на одну и ту же территорию.
4. Подсистема мониторинга ресурсов. Среди ресурсов, представленных в рассматриваемой информационной системе, можно выделить категории ресурсов, существенных в контексте решения тех или иных задач, связанных с ключевыми вопросами развития территорий, управления, экологичности, безопасности и др. Для указанных категорий ресурсов (объектов) решается задача мониторинга их поведения путем коммуникации с рассмотренной выше подсистемой актуализации информации и сравнения с эталоном. В случае обнаружения аномальных проявлений осуществляется информационный запрос в соответствующий орган власти, ответственный за выработку адекватной реакции на поведение такого объекта.
5. Подсистема поддержки принятия решений. Обеспечивает интерфейсы для формирования информационного запроса и получения ответа в различных разрезах. Для каждого из управляемых ресурсов той или иной территории соответствующий орган власти должен иметь свой план развития. В подсистеме представлены средства разработки планов, проектного управления. Для принятия решений в условиях неопределенности лицу, принимающему решение, необходимо предоставить актуальную информацию в форме, максимально удобной для восприятия (когнитивная визуализация). Подсистема получает постоянно обновляемые данные из подсистем, ответственных за представление и актуализацию информации. Эти данные позволяют подготовить исходную информацию для планирования и поддержки принятия решений, а также сопоставить планы с фактическим состоянием дел.
6. Подсистема управления программно-аппаратным комплексом. Позволяет решать задачи планирования, запуска на выполнение и контроля функционирования компонент программного обеспечения комплекса, автоматизированного сбора и анализа параметров состояния и характеристик работы инфраструктуры, выявления и локализации сбоев в работе информационной системы, накопления информации о параметрах состояния и характеристиках работы инфраструктуры и предоставления накопленной информации для создания отчетов.
Обслуживание информационного запроса пользователя
Выделим две основные категории пользователей системы. Первую и основную представляют конечные пользователи (КП). Это руководители и сотрудники администраций органов власти различных уровней, а также (по ряду предоставляемых сервисов государственных услуг) население. Для того чтобы пользователь в режиме диалога с системой мог сформировать запрос, система должна обладать совокупностью выразительных средств, позволяющих вести диалог в его предметной области. Для этого она должна обладать совокупностью знаний о наблюдаемых объектах, их свойствах и отношениях между ними (моделью мира). Более того, система, функционируя в режиме диалога с конечными пользователями, должна развиваться,
расширяя области запросов. В модели мира должны находить отражение события, происходящие в реальном мире с объектами, представленными в модели (отслеживание динамики объектов).
Для согласования, с одной стороны, информационных запросов КП и, с другой - потоков данных, поступающих извне (в том числе в форме растровых изображений), необходимо привлекать экспертные знания. Это определяет необходимость в наличии второго класса пользователей системы - экспертов. Это эксперты в предметной области запроса (по отраслям знаний -лесное и сельское хозяйство, объекты транспортной инфраструктуры, нефтегазовые объекты и др.), эксперты в области обработки изображений, а также администраторы системы.
В общем случае диалоговый запрос определяет интересующий конечного пользователя класс объектов (например, сельхозугодия южной группы районов Красноярского края с посадками зерновых культур), в частности один конкретный объект (например, Богучанская ГЭС). У КП должна быть возможность влиять на процесс функционирования системы в случае, если результаты решения задачи не устраивают его по тем или иным параметрам. Это могут быть обнаруженные КП ошибки либо несоответствия.
Возможны различные результаты диалога по постановке задачи:
а) система восприняла диалоговый запрос; система способна выдать результат запроса без привлечения дополнительных источников информации (внешних источников данных и экспертов);
б) система восприняла диалоговый запрос; в базе данных системы отсутствует фактографическая информация;
в) система не восприняла диалоговый запрос: модель мира системы неполна; требуется обучение системы.
Соответственно, в зависимости от результатов интерпретации запроса возникают такие задачи, как пополнение модели мира с привлечением знаний экспертов в предметной области запроса, организация интерпретации изображений, требующая привлечения экспертов в области анализа и интерпретации изображений, организация и отслеживание результатов запроса на получение данных во внешних хранилищах ДДЗ.
Функциональная насыщенность системы должна стремиться к такому уровню, на котором она смогла бы самостоятельно интерпретировать все входные информационные запросы КП и в соответствии с ними выполнять требуемую обработку исходных данных без привлечения эксперта по тому или иному виду обработки. Однако на практике постоянно расширяющийся и изменяющийся пул запросов пользователя приводит к тому, что эксперты остаются необходимым звеном в процессе решения задач управления территориями.
В целом процесс подготовки данных для КП обусловлен следующими факторами:
• Данными. Система способна самостоятельно решать задачи, которые являются типовыми, они априори известны, хорошо формализованы и алгоритмизованы. В общем случае это не так.
• Целями. Процесс подготовки информации, направляемый целями, основан на существующей в системе модели мира. Запрос считается выполненным успешно, если требуемый объект представлен в модели мира, которая содержит информацию, релевантную запросу.
Структура программно-технических средств
В основе комплекса лежит набор мощных аппаратных средств, включая комплекс приема ДДЗ, компоненты волоконно-оптической сети научных и учебных заведений г. Kрасноярска, суперконвейерная система Intel P6, компьютерные серверы Blade Server. Система работает в распределенном режиме под управлением операционных систем семейства UNIX и Windows. Интерфейс пользователя организован на основе стандартного веб-браузера, что даёт необходимую интероперабельность системы. При этом используются SilverLigth-апплеты, ASP. net, C#.net, JavaScript, PHP - приложения, работающие под управлением веб-сервера Internet Informational Services(IIS), а также OpenSource проекты MapServer, DeepEarth; для обработки данных необходимы: комплекс MathLab, OpenSource библиотека GDAL, ENVI, Erdas Imagine, Scanex Image Processor.
Весь комплекс развёрнут на восьми вычислительных узлах. Подсистема визуализации частично базируется на клиентских рабочих станциях, количество которых потенциально неограниченно.
йэмплекс приёма состоит из следующих компонентов:
• приёмная станция УниСкан-36TM;
• приёмная станция Aлиса-СKTM;
• буфер приёма и предобработки, на базе сервера IBM.
Станция предобработки с предустановленными компонентами SpotTools регулируется системой управления, взаимодействует с дисковым массивом DS4700, выполняет задачи предобработки входного потока космоснимков до уровня 1A.
Высокопроизводительный кластер ИKИТ СФУ с предустановленным пакетом MatLab регулируется системой управления, взаимодействует с дисковым массивом DS4700, выполняет задачи обработки снимков до уровня 2B, а также оценку облачности снимков.
Дисковый массив IBM DS4700 является центральным хранилищем информации всего комплекса. Обеспечивает хранение космоснимков, картографических данных, сопутствующей служебной информации.
Управляющий сервер работает на платформе x64 под операционной системой SLES 11. В его состав входят следующие компоненты: FTP-сервер, LDAP-сервер, ядро системы управления, модули системы управления.
Сервер web-служб работает на платформе x64 под операционной системой Windows 2003 Server. В его состав входят: web-server IIS 6.0, картографический MapServer, сервис GeoMap, подсистема управления нормативно-справочной информацией (НСИ), подсистема генерации отчётов, библиотека материализации объектов из базы данных (БД) - DomainCommon.dll.
В роли сервера базы данных выступает IBM P6, на котором развернута СУБД Oracle.
Станция редактирования геопространственной информации - с предустановленным ГИС-пакетом MapInfo, взаимодействует с дисковым хранилищем, выполняет задачи подготовки данных к публикации в web-среде.
Подсистема визуализации разделена на клиентскую и серверную компоненты. На стороне клиента расположен Silverligth-апплет, который работает в интернет-обозревателе пользователя. ^иент взаимодействует со сторонними сервисами подложек географической информации, используя сеть Internet по протоколу HTTP, а также с MapServer по протоколу WMS. MapServer,
входящий в подсистему визуализации, относится к серверной компоненте. Также серверной компонентой подсистемы визуализации обеспечивается сервис WCF (Windows Communication Foundation), с которым клиент взаимодействует по протоколу SOAP. Сервис размещен на Internet Information Services (IIS) версии 6.0. Вместе с сервисом на IIS располагаются используемые им библиотеки QueryLib и DomainCommon.
В подсистему предварительной и тематической обработки включен функционал библиотеки для работы с пространственными данными GDAL (Geospatial Data Abstraction Library). Библиотека предоставляет вызывающим приложениям единую абстрактную модель данных для всех поддерживаемых форматов. При сборке можно также включить дополнительные утилиты. С помощью этих утилит можно выполнять конвертацию и обработку данных, используя интерфейс командной строки. Были разработаны вызывающие программные оболочки на PHP, что позволило в пакетном режиме выполнять географическую привязку растров, создавать пирамидальные слои, композитные изображения и др., при этом применяя синтаксис указания параметров вызываемым утилитам.
Кроме того, использование функционала библиотеки GDAL позволяет достичь модульности подсистемы обработки в целом, что способствует гибкости построения цепочек обработки в зависимости от требований конечных пользователей. Так же повышается адаптивность автоматизированной системы приема, обработки, индексации и хранения космических снимков (АСПКС) при принятии решения об алгоритме подготовки разноуровневых данных для КП.
Технологии организации взаимодействия системы с внешними системами
Вектор развития региональных центров дистанционного зондирования Земли смещается от построения локальных хранилищ ДЗЗ к формированию единого мирового информационного пространства данных ДЗЗ. Ведутся исследования в области расширения и стандартизации используемых интерфейсов и протоколов взаимодействия [7]. На сегодняшний день в мире существует множество репозиториев геопространственных данных, обладающих существенными объемами накопленных космоснимков. Более того, большинство из них являются открытыми для внешнего доступа. Использование этих данных позволяет существенно расширить область поиска космоснимков как в пространстве, так и во времени. В связи с этим рассматриваемый в статье комплекс приема и хранения данных ДЗЗ предоставляет сервисы, реализующие наиболее распространённые интерфейсы и сервисы для доступа к данным ДЗЗ из ГИС-систем.
В рамках взаимодействия регионального центра ДЗЗ [РЦДЗЗ] с внешними архивами пространственных данных различных операторов космических программ создана подсистема, обеспечивающая расширение каталога пространственных данных РЦДЗЗ за счет архива данных GLCF (Global Land Cover Facility). Архив GLCF представляет собой открытый источник данных всех миссий спутника Landsat, доступный по протоколу FTP. Созданная подсистема выполняет периодическое сканирование FTP сервера GLCF и сохраняет в каталоге РЦДЗЗ метаданные и файлы предварительного просмотра найденных спутниковых изображений Landsat. Таким образом, с web-интерфейсом РЦДЗЗ осуществляется возможность поиска снимков по двум и более архивам.
В 2012 г. в СФУ совместно с Научным центром оперативного мониторинга Земли (НЦ ОМЗ) «Роскосмоса» инициирован пилотный проект по встраиванию регионального центра ДЗЗ
СФУ в единую территориально распределенную среду дистанционного зондирования Земли (ЕТРИС ДЗЗ) Роскосмоса. В рамках выполнения федеральной космической программы Роскос-мос активно развивает наземный сегмент, перед которым стоят важнейшие задачи по приему, обработке, накоплению и распространению данных ДЗЗ. При этом технологичность и производительность наземного сегмента являются ключевыми и определяющими для эффективного использования данных ДЗЗ при решении различных задач. Ежегодный рост числа обращений потребителей к космической информации и глубина проникновения этой информации в решения социально-экономических и научных задач страны определяют необходимость развития и модернизации системы предоставления доступа.
Проектирование системы распределенного доступа и предоставления информации ДЗЗ и информационных продуктов на ее основе было проведено с учетом сформировавшихся тенденций в области распространения и демократизации доступа к всемирной сети Интернет и на основе интернет-технологий. Результатом продолжительных исследовательских и проектных работ явилось решение о необходимости и целесообразности создания Единой территориально распределенной системы дистанционного зондирования Земли (ЕТРИС ДЗЗ).
ЕТРИС ДЗЗ предназначена для объединения в единое интегрированное геоинформационное пространство распределенных ресурсов пунктов приема информации ДЗЗ, каталогов информации, информационных инструментов предоставления информации и координации управления. Основная цель системы заключается в повышении эффективности использования распределенных информационно-технологических ресурсов и существенном увеличении оперативности предоставления информации ДЗЗ конечному пользователю.
ЕТРИС ДЗЗ формируется на базе существующих центров:
• НЦ ОМЗ ОАО «Российские космические системы» (г. Москва) в качестве Главного оператора ЕТРИС ДЗЗ;
• Европейского (г. Москва), Сибирского (г. Новосибирск), Дальневосточного (г. Хабаровск) центров НУ «НИЦ «Планета» «Росгидромета»;
• Сибирского регионального центра «Роскосмоса» (г. Железногорск).
Для объединения разнородных элементов в единую систему потребовалось проведение серьезной работы по стандартизации и определению единых правил функционирования, за основу которых был принят разработанный ОАО «НИИ ТП» «Профиль метаданных единого банка геоданных на основе стандартов ISO 19115, ISO 19115-2, ISO 19139».
В ближайшее время российская орбитальная группировка должна пополниться значительным количеством современных КА ДЗЗ. Развитие ЕТРИС ДЗЗ, растущая роль использования информации ДЗЗ и информационных продуктов, созданных на ее основе для решения различных социально-экономических и научных задач, позволяют прогнозировать существенное увеличение интереса широкой общественности к технологиям распределенного интерактивного информационного взаимодействия, к Геопорталу «Роскосмоса» и к направлению ДЗЗ в целом.
В рамках пилотного проекта по интеграции/встраиванию регионального центра ДЗЗ СФУ в ЕТРИС в настоящее время осуществляются работы по организации приема, предварительной обработки, хранения и транспортировки ДДЗ космической программы «Метеор-М» антенным комплексом СФУ, что позволяет повысить надежность процессов получения и хранения ДДЗ
«Метеор-М», а также оперативность доступа к ним за счет использования развитой высокоскоростной телекоммуникационной/сетевой инфраструктуры СФУ.
Поиск в архиве космоснимков
В процессе эксплуатации накоплен архив космических снимков спутника SPOT-4, Terra (Modis), Aqua (Modis), принимаемых на антенном комплексе центра. Архив дополнен данными космической программы Landsat на Красноярский край, полученными из открытых источников. Для использования каталога данных создан web-интерфейс для поиска, навигации и заказа спутниковых данных. Интерфейс подсистемы доступа к спутниковым данным обладает следующими характеристиками:
• гибкая система поиска требуемого снимка (выбор территории, даты съёмки, спутника, сенсора, пространственного разрешения, облачность);
• быстрое изменение карты-подложки (векторная, спутниковая, композит) с различных geo-сервисов (Microsoft Virtual Earth, Open Street Maps, Yahoo и т.д.);
• быстрый предпросмотр снимков;
• навигация и поиск по названию населённых пунктов;
• автоматический переход по объектам мониторинга (электростанции, не фтегазовые месторождения и др.).
Фрагменты интерфейса пользователя (заданы ограничения на поиск, поиск осуществлен, предпросмотровые изображения визуализированы в поле поиска) представлены на рис. 1.
Существует возможность фильтрации отображенных данных по идентификаторам, названию спутника, сенсора, даты оъемки и т.д. Поиск снимков на интересующую территорию осущеетвляется по каталогу метаданных АСПКС; предоставляется возможность загрузить необходимые снимки , которые расположены на распределенных серверах , в том числе и других операторов спутниковых тисоем и с истем ДЗЗ.
Рис. 1. Фрагментинтерфейсапоиска космоснимков АСПКС
Мониторинг противопожарной вспашки
В сезон сбора урожая зерновых культур увеличивается риск возникновения пожароопасной ситуации на полях. Сложность задачи оценивания противопожарной опашки определяется такими ее параметрами, как ограниченность измерений во времени (1-2 месяца), существенная протяженность сельхозугодий (по Красноярскому краю 1252,9 тыс. га), малые размеры объектов (линейные объекты шириной от 4 м). Гарантированный результат обнаружения объектов в этих условиях дает космосъемка на основе приборов сверхвысокого пространственного разрешения, но в текущей конъюнктуре рынка данных дистанционного зондирования это решение не оптимально из экономических соображений. Сократить количество участков мониторинга возможно с применением методики выявления потенциально опасных участков сельскохозяйственных полей в пожароопасный период по данным ДЗЗ, на основе анализа границ сельскохозяйственных полей и прилегающих к ним социально значимых объектов и территорий. К таким объектам отнесём лесные массивы, населенные пункты, автомобильные дороги, железные дороги, ЛЭП. Территории севооборота, не прилегающие к вышеперечисленным объектам, а также поля, не занятые посевами в данный сезон (чистый пар), необходимо исключить из дальнейшей обработки.
Для построения сезонной карты сельскохозяйственных участков муниципального района, требующих повышенного внимания в пожароопасный период, необходимо выявлять следующие объекты: граница лес / сельскохозяйственное поле, граница населённый пункт / сельскохозяйственное поле, граница автомобильная дорога / сельскохозяйственное поле, граница железная дорога / сельскохозяйственное поле, граница ЛЭП / сельскохозяйственное поле.
Методика создания карт участков муниципального района, требующих повышенного внимания в пожароопасный период, состоит из следующих этапов:
1. Получение исходной информации в векторном виде из сторонних источников о населённых пунктах, дорогах, железнодорожных путях, ЛЭП муниципального района, лесов.
2. Для получения актуальной информации о сельскохозяйственных полях и лесных массивах используются спутниковые данные ДЗЗ SPOT4 и Landsat 5, накопленные в региональном центре ДЗЗ Сибирского федерального университета. В обработке спутниковых данных выделяют следующие этапы:
■ Предварительная обработка спутниковых данных ДЗЗ. Устранение влияние облаков, создание композитных изображений из разновременных снимков.
■ Классификация спутниковых данных, включая:
o маскирование объектов нерастительного происхождения с привлечением
информации из сторонних источников и экспертных оценок; o автоматическое выделение сельскохозяйственных полей с использованием индекса Maximum Value Composite (MVC) на композитных изображениях с сериями NDVI за несколько недель или месяцев с вычислением статических характеристик (среднее значение, дисперсия и эксцессия); o Использование методов классификации описанных в [8].
3. Поиск целевых объектов - границ сельскохозяйственных полей и выше указанных объектов с использованием исходных векторных данных и обработанных спутнико-
Рис. 2. Вы деление пожароопасных участков
вых данных ДЗЗ, расстояние между которыми достигает до 30 м. Учитывают пространственное разрешение исходных спутниковых данных (¡5РОТ4 - 10 м/пкс, Landsat 5-30 м/пкс ).
4. Построение карты найде нных целевых объектов .
На рисунке 2 представлена карта участков муниципального района, требующих повышенного внимания в пожареопссньш пе риед.
Учет залежных земель в муниципальном районе
Одно из приложений рассматриваемой инфраструктуры - система космического аграрно-промышленного мониторинга (СКАМ), разработанная при поддержке Красноярского краевого фонда поддержки научной и научно-технической деятельности в 2011 г.
Одной из задач СКАМ является выбор типичных агроландшафтов с их структурой - системой агромассивов (урочищ), или, в терминологии Концепции ФЦП ЗСХН, контуров. Сельскохозяйственный контур понимается как агромассив (агроурочище) - «тестовый полигон». Тест-полигоны (агромассивы) в агроландшафтах выступают ключевыми участками местности для проведения полевых исследований. В тест-полигоне располагается поле севооборота или, более точно, поля рабочих участков с различными культурами. Это могут быть зерновые, зерново-бобовые, кормовые и технические культуры.
При выполнении проекта авторы опирались на ландшафтный подход в дешифрировании и интерпретации ДДЗ [9]. В качестве испытательной площадки по работе с ДДЗ был выбран Манский район Красноярского края. На основании топографической, агроландшафтной карты, космического снимка и полевых работ была составлена агроэкологическая карта М 1:100000. В ее основе находится тип и вид почв, что позволяет установить плодородие и продуктивность земель. На их основании устанавливается аграрная специализация земель - зерновая, животноводческая или смешанная зерново-животноводческая. На рисунке 3 показана карта ландшафтных зон Манского муниципального района Красноярского края.
- низины и западины;
- впадины;
- переходные области к котловинам;
- котловины;
- холмы и хребты низ ко гор ий и среднегорий.
Рис. 3. Карта ландшафтных зон Манского муниципального района Красноярского края
Таким образом, ландшафтный подход позволяет не только дешифрировать и интерпретировать точечные, линейные и контурные объекты на космическом снимке, но и давать хозяйственную характеристику лесоагроландшафтам (тайга, подтайга) и агролесоландшафтам (лесостепь).
В работе рассмотрена программно-технологическая инфраструктура информационной поддержки решения задач территориального управления, функционироющая на основе университетского Центра приема и обработки спутниковой информации. Она позволяет решать комплекс задач, связанных с выявлением, учетом, мониторингом и актуализацией информации о ресурсах соответствующей территории, а также обеспечивать поддержку принятия решений, касающихся управления этими ресурсами и организации обратной связи с целью регулирования параметров принятия решений.
Основные параметры разработанной инфраструктуры:
1. Наличие средств поддержки разнородных типов пользователей и координации процесса корпоративного решения задач.
2. Организация среды представления данных и метаданных об объектах подстилающей поверхности региона с учетом модели их развития во времени.
3. Наличие средств мониторинга ключевых объектов, обладающих свойством побуждения лица, принимающего решения, к действию при возникновении такой необходимости.
4. Наличие средств организации распределенного поиска данных в хранилищах ДДЗ, позволяющих обеспечивать поиск информации в прозрачном для конечного пользователя режиме.
Разработанная инфраструктура апробирована на решении задач поиска в архивах космос-нимков, мониторинга противопожарной опашки, детектирования залежных земель.
Заключение
Список литературы
[1] Барталев С.А. Информационная система дистанционного мониторинга лесных пожаров Федерального агентства лесного хозяйства РФ (состояние и перспективы развития) /С.А. Барталев, Д.В. Ершов, Г.Н. Коровин и д.р. //Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2008. Вып. 5. Том 2. С. 419-429.
[2] Андреев М.В. Построение автоматизированных систем сбора, хранения, обработки и представления спутниковых данных для решения задач мониторинга окружающей среды /М.В. Андреев, А.А. Галлеев, В.Ю. Ефремов и др. //Солнечно-земная физика. 2004. Вып. 5.
[3] Ефремов В.Ю. Технология построения автоматизированных систем хранения спутниковых данных /В.Ю. Ефремов, Е.А. Лупян, А.А. Мазуров, А.А. Прошин, Е.В. Флитман //Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса: Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных объектов и явлений. 2004. С. 437-443.
[4] Цибульский Г.М. Многоцелевая региональная система дистанционного зондирования Земли Сибирского федерального университета /Г.М. Цибульский, Ю.А. Маглинец, А.А. Ла-тынцев и др //Проблемы информатизации региона: Материалы XI Всероссийской научно-практической конференции. Красноярск, 2009. С. 22-25.
[5] Yu. A. Maglinets, G. M. Tsibul'skii, E.A.Maltsev. Multipurpose Geoinformation Management System of Territories Along the Yenisei Meridian //International Journal "Pattern Recognition and Image Analysis. Advances in Mathematical Theory and Applications", Vol 21, 2011,No. 2, 290-292 pp.
[6] D. A. Perfil'ev, Yu. A. Maglinets, G. M. Tsibul'skii. One Class of Metallographic Images //International Journal "Pattern Recognition and Image Analysis. Advances in Mathematical Theory and Applications" Vol. 19 No. 2 2009, 334-341 pp.
[7] Зиновьев В.Г. Проблемы стандартизации в области дистанционного зондирования Земли /В.Г. Зиновьев, А.М. Полетаев, С.П. Присяжнюк // Современные проблемы дистанционного зондирования земли из космоса / Институт космических исследований РАН. 2007. Т. 4. Вып. 1. С. 133-137.
[8] Барталёв С.А. Методы выявления используемых пахотных земель по данным дистанционного зондирования со спутников / С.А. Барталёв, Е.А. Лупян, И.А. Нейштадт //Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2006. Т. 3. № 2. С. 271-280.
[9] Перфильев С.Е. Пространственная организация агроландшафтов юга Центральной Сибири (Красноярский край) // Аграр. Россия. 2007. № 1. С. 2.
Software Technology
Information Infrastructure Support
for the Tasks Territorial Administration
Ruslan V. Brezhnev", Yurii A. Maglinets", Evgenii A. Maltsev", Sergei E. Perfil'ev8, Anatoliy Yu. Sidorov8, Gennady M. Tsibul'skii8, Andrey S. Shokolb
a Siberian Federal University Institute of Space and Information Technology 26 b Academica Kirenskogo str., Krasnoyarsk, 660074 Russia b Research Center for Earth Operative Monitoring b.51, h. 25 Decabristov str., Moscow, 127490 Russia,
The questions of development of program-technological infrastructure for information support of solving task of territorial management based on methods ofremote sensing of the Earth are considered in this article. General requirements ofsoftware and hardware complex were formulated. Architecture and structure of this complex also technologies of interaction with extended systems were described. Examples of solving of application tasks of Krasnoyarsk region were given.
Keywords: database of satellite images, program-technological infrastructure, remote sensing of the Earth, spatial data, fire plowing, geoinformational system, web-service.
