«Умный лес» стал еще умнее

Институт искусственного интеллекта российского ИТ-вуза совместно с компанией «Инногеотех» и Министерством природных ресурсов, лесного хозяйства и экологии Пермского края разработал подсистему мониторинга лесоизменений для региональной государственной информационной системы «Умный лес». Сервис отслеживает незаконные вырубки, пожары, ветровалы и другие изменения. Ранее алгоритмам не удавалась распознать изменения на территории менее 0,2 га.

Подсистема «Мониторинг лесоизменений» решает одну из пяти задач комплексной информационно-аналитической системы для управления лесным комплексом Пермского края. Михаил Никитин, начальник управления охраны, защиты и надзора в лесах Министерства природных ресурсов, лесного хозяйства и экологии Пермского края:
- Ранее в 2020 году мы уже апробировали подсистему мониторинга лесоизменений в тестовом режиме на всей территории лесного фонда Пермского края для выявления вырубок. За это время было выявлено 679 объектов с лесоизменениями, проведена верификация объектов изменений лесничествами Пермского края. Подсистема показала высокую точность и оперативность, и в настоящее мы работаем над полной интеграцией подсистемы в РГИС «Умный лес».
По словам представителя министерства, система повышает эффективность контрольно-надзорной деятельности в регионе, снижает затраты на патрулирование, за счет оптимизации обследований лесного фонда — реагирование на конкретные сигналы, отображаемые на карте — повысилась выявляемость объектов с предполагаемыми нарушениями. Данные подсистемы в будущем можно будет использовать как доказательную базу в контрольно-надзорной деятельности и дальнейшей претензионно-исковой работы.
Разработчики Университета Иннополис и компании «Инногеотех» создали алгоритм, который нивелирует характерную для нейросетей проблему пропусков маленьких объектов: алгоритмы определения вырубок работают с объектами размером от 3*3 пикселя. Также была решена проблема наличия дымки от облаков на изображениях — алгоритмы автоматически отличают дымку на небе от лесоизменений, раньше для этого проводилась дополнительная обработка. Алгоритмы работают летом и зимой со снимками с космоаппаратов Landsat 8 и Sentinel 2.
Рамиль Кулеев, директор Института искусственного интеллекта Университета Иннополис:
- Сервис мониторинга лесоизменений автоматически загружает данные космосъёмки с еженедельной периодичностью. Современные технологии обработки изображений и глубокого обучения позволяют эффективно решать задачи, которые несколько лет назад казались невыполнимыми. Направление разработок для лесной отрасли для нас является очень важным, мы видим перспективу в решении задач по автоматической таксации леса, комплексированию различных источников данных — космосъёмка, лидарная съемка и съемка с беспилотников, прогнозированию развития негативных ситуаций, в том числе чрезвычайных — пожары, усыхания леса.
Дмитрий Шевелев, руководитель проекта цифровизации лесной отрасли Университета Иннополис:
- Мы в 2 раза — до 0,1 га — снизили минимальную площадь детектируемых лесоизменений. Благодаря большому объему эталонной выборки наша нейронная сеть в настоящее время детектирует вырубки на снимках с облаками и тенями от облаков. До этого нам приходилось вырезать облака на снимках, либо использовать безоблачные снимки. Также мы продолжаем работать над расширением базы источников космических снимков. Сейчас подсистема дорабатывается в части использования данных с отечественных спутников Ресурс-П и Канопус-В.

На территории Пермского края под непрерывный мониторинг попадут 12,4 млн га лесного фонда. До этого разработчики Университета Иннополис внедрили технологию на территории Республики Татарстан, в автоматизированном режиме она мониторит леса на территории 1,2 млн га — 31 лесничество республики. Сервис при помощи технологии искусственного интеллекта анализирует космоснимки, полученные со спутников Земли, предобрабатывает их и отправляет результаты нейронным сетям, сети делают сегментацию этих изображений и выдают вектор с полигонами. Этот сервис разработан в рамках создания Комплексной системы дистанционного мониторинга Приволжского федерального округа, которая также проводит мониторинг сельскохозяйственных земель, объектами инфраструктуры и капитального строительства, процессов обработки отходов.
Дмитрий Шевелев:
- Опыт работы на территории Республики Татарстан и Пермского края даёт нам возможность апробировать работу сервиса мониторинга лесного фонда на больших территориях. Мы видим, что благодаря проведенной работе и непрерывному совершенствованию сервис уже сейчас может масштабироваться на большие территории, в ближайшей перспективе покрыв весь лесной фонд России.

————————
Университет Иннополис в 2017 году создал совместно с РВК компанию «Инногеотех» для разработки и пилотного запуска на территории Республики Татарстан облачной 4D-геоинформационной платформы (ОГИП) в рамках плана дорожной карты «Аэронет» Национальной технологической инициативы. «Инногеотех» работает над коммерциализацией результатов проекта и оказывает услуги органам государственной власти, коммерческим компаниям и физическим лицам.
За 3 года проведены работы по анализу данных дистанционного зондирования Земли, разработаны алгоритмы обработки данных, созданы удобные геоинформационные сервисы для нужд органов государственной власти, бизнеса и широкой общественности. Сервисы и решения компании разрабатываются на базе собственной геоинформационной платформы, созданной совместно с сотрудниками Университета Иннополис. Одно из приоритетных направлений деятельности компании — мониторинг и оценка лесного фонда с применением данных, полученных с космических спутников и летательных аппаратов (пилотируемых и беспилотных). Сервис мониторинга лесного фонда протестирован в различных лесорастительных условиях в 10 регионах России на площади 70 млн га.

пресс-служба Университета Иннополис