Лаборатория образована в 2003 г. в рамках сотрудничества с ИТ фирмой «Элекард» на базе кафедры Автоматизированные системы управления ТУСУР. Задачами лаборатории является подготовка специалистов от уровня бакалавра до аспирантов по направлению «Обработка и анализ изображений». Выполняемые в лаборатории работы в этом направлении связаны с учебными, научными и практическими задачами. Спутниковая информация отличается точностью, надежностью и объективностью. Данные спутникового мониторинга и снимки земной поверхности со спутника представляют собой документы, технология получения которых значительно затрудняет возможность изменений. Результаты измерений необходимы для решения многих практических задач умного города.
Получение необходимой информации о типах и состоянии поверхности Земли наземными способами далеко не всегда возможно, требует немалых финансовых вложений и длительных сроков сбора данных. Данные со спутника можно получить в период от нескольких дней до нескольких недель, в зависимости от масштабов и детализации съемки местности.
Растущий спрос на космический мониторинг поверхности Земли обусловлен качеством спутниковой информации и возможностью изо дня в день наблюдать за одной и той же территорией, что позволяет наблюдать возникновение и развитие пожаров, изменения тепловой структуры города днем и ночью, круглый год.
Земельные ресурсы являются основными природными ресурсами любого государства. Информации о состоянии и тенденциях изменения земельных ресурсов важна для любого сельского хозяйства. Контроль земель перед обработкой, в процессе обработки, урожайности и уборке важен для достижения максимальной эффективности. Оценка эффективности использования земельных ресурсов является условием развития и процветания хозяйства.
Пространственное отображение объектов местности на карте имеет одно важное ограничение, сложность учета рельефа участков земли. Поэтому наличие информации об реальном рельефе позволяет решать многие задачи сельского, лесного хозяйства и в кадастрах.
Необходимость усиления контроля за процессами изменения климата, ростом антропогенного воздействия на биосферу, прогнозирования природных и техногенных катастроф, ведения хозяйственной деятельности выдвигают в качестве приоритетного подхода дистанционное зондирование природной среды. Методики изучения поверхности Земли с использованием спутниковых измерений позволяют оценить изменения состояния и типа поверхности по многовременным данным.
Именно спутниковые данные сделали возможным независимый контроль процессов, происходящих в водном хозяйстве, в том числе оперативный мониторинг наводнений, разливов, изменения русла реки и берегов озер, водохранилищ.
Космический мониторинг Земли позволяет наладить более эффективный контроль над лесными ресурсами, чем наземные службы. Такие проблемы, как незаконная рубка лесов, мониторинг лесных пожаров, охрана реликтовых лесов решались ранее с большими затруднениями по причине труднодоступности исследуемых регионов.
Технологии дистанционного зондирования Земли, вместе с технологиями космической связи и навигации определяют направление «космические информационные технологии», по возможностям освоения которых в настоящее время судят о степени научного и технического развития страны. Поэтому важна подготовка специалистов обладающих современными знаниями в области дистанционного зондирования Земли и геоинформационных систем.
Синтез многоспектральных изображений, повышение пространственного разрешения, построение масок растительности и их динамики от снимка, к снимку.
Исследование водных объектов (речная и озерная вода) – построение водных, температурных и качества масок. Качество воды определяется количеством хлорофилла в воде и мутностью). Определяется площадь водного зеркала и динамика изменения площади, со временем.
Для обработки изображений с беспилотных устройств разработаны алгоритмы текстурного анализа, позволяющие выделять и анализировать типы поверхности, а также идентифицировать эти типы по шаблонам. Выполняя спектароьный, цветовой и текстурный анализ, удается строить и анализировать различные маски (воды, леса и др.). Это позволяет при повторных пролетах одной и той же территории оценивать возникающие изменения.
Экологический мониторинг промышленных и городских территорий возможен как с борта БПЛА, так и камер наблюдения (RGB). Применение методов обработки изображений и распознавания образов позволяет построить маску растительности, из маски выделить индивидуальное растение и провести спектральные вычисления вегетационных индексов. Изучая временные изменения растительности в течение года можно строить фенологические циклы вегетации, которые несут в себе отпечаток экологии данного района.
Деятельность лаборатории ориентирована на решение 5-и основных задачах:
1) Образовательная – подготовка специалистов обладающих современными знаниями в области обработки изображений дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), изображений БПЛА (RGB и спектральных) и геоинформационных систем (ГИС);
2) Проведение научно-исследовательских работ в области мониторинга параметров атмосферы и поверхности Земли;
3) Мониторинг территории г.Томска и Томской области и предоставление информации для поддержки принятия управленческих решений хозяйствующим субъектам (МЧС, сельское и лесное хозяйство, администрации районов);
4) Разработка научного и прикладного программного обеспечения в области моделирования и обработки изображений дистанционного зондирования Земли;
5) Информационная поддержка спутниковых технологий (метеорологические данные, рельеф, типы поверхности и почвы), а также данными, получаемыми с помощью беспилотных летающих устройств.
Михаил Юрьевич Катаев, д.т.н., проф.
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
634050, г. Томск, пр. Ленина, 40, Тел.: (3822) 51-05-30, Факс: (3822) 51-32-62
www.tusur.ru, office@tusur.ru, kataev89@gmail.com