Борьба с борщевиком будет вестись из космоса

Ученые представили разработку, которая идентифицирует цветущий борщевик Сосновского по космическим данным. В ее основе лежит метод многоспектральной аэрокосмической съемки, позволяющий автоматически распознавать местонахождение растения. Работа выполнена сотрудниками подведомственного Минобрнауки России Санкт-Петербургского государственного университета аэрокосмического приборостроения (СПб ГУАП) .

Борщевик Сосновского — растение семейства зонтичные, он представляет опасность для животных и вызывает ожоги и болезни у человека. Борщевик активно распространяется и захватывает новые пространства, вытесняя другие виды растений, поэтому необходимо искать новые пути борьбы с ним.

Петербургские исследователи на базе Центра космических услуг (ЦКУ) «КосмоИнформ-центра» ГУАП впервые разработали алгоритм, позволяющий автоматически распознавать и рассчитывать площади распространения борщевика при обработке спутниковых данных, индекс борщевика Сосновского — Heracleum Sosnowskyi Index (HSI) .

«Мы определяем борщевик именно в период его цветения летом, потому что данные многоспектральной космической съемки фиксируют свойства белых соцветий борщевика, в то время как по листьям его отделить от окружающей растительности невозможно», — рассказывает директор ЦКУ «КосмоИнформ-центр» ГУАП, кандидат географических наук Елена Чичкова.

Как сообщат ученая, в отличие от аналогичных систем распознавания борщевика Сосновского, их метод позволяет автоматически определять зоны произрастания борщевика на основе данных многоспектрального зондирования, полученных по снимкам с беспилотника и космических аппаратов. Технология применяется при мониторинге обширных территорий, например, всей Ленинградской области. Также индекс можно внедрить в современное программное обеспечение, позволяющее работать с данными дистанционного зондирования (аэрокосмическими снимками) .

«Многоспектральные данные дистанционного зондирования Земли позволяют получать характеристики отражения в различных, достаточно узких, каналах видимого и ближнего инфракрасного диапазонах спектра. По этим характеристикам (и их комбинациям в виде рассчитанных индексов) возможно распознать различные типы растительности и почв. В частности, при определении борщевика Сосновского используются данные в трех каналах радиометра. По панхроматической съемке (во всем видимом диапазоне спектра) , как правило, нельзя определить тип растительности. Многоспектральная съемка используется для классификации типов поверхностей Земли», — объясняет Елена Чичкова.

Проведение практических работ на основе исследований заказывает у вуза Комитет по агропромышленному и рыбохозяйственному комплексу Ленинградской области.

«Необходимость в таких данных у агропромышленного комплекса возникла давно. Карты-схемы по распространению борщевика Сосновского по всей Ленинградской области и по отдельным ее районам ГУАП построил в 2020 году. Аналогичные работы Комитет по агропромышленному и рыбохозяйственному комплексу ЛО попросил сделать в 2022 году. Мы планируем сотрудничать с комитетом до 2024 года, так как количество борщевика пока не сокращается», — подчеркивает Елена Чичкова.

В Ленинградской области исследователи уже проанализировали 18 районов и рассчитали зоны распространения борщевика в процентном отношении к территории каждого. Результаты применяются в геоинформационных системах заказчика, на их основе можно отслеживать межгодовые и сезонные изменения зон произрастания борщевика Сосновского в будущем.

Разработка запатентована, исследования проводятся по программе Минобрнауки России «Приоритет 2030» в рамках нацпроекта «Наука и университеты».