® Научно образовательный центр


Абрамченко В.В., Данилов П.В., Повх В.И



страница19/24
Дата12.11.2016
Размер6.01 Mb.
Просмотров5280
Скачиваний1
1   ...   16   17   18   19   20   21   22   23   24

Абрамченко В.В., Данилов П.В., Повх В.И.

(Департамент земельной политики, имущественных и земельных отношений МСХ РФ)
Information technologies in the system of state monitoring of agricultural lands. Abramchenko V.V., Danilov P.V., Povh V.I.

In modern conditions the effective management of agro-industrial complex of the country is impossible without the availability of objective and timely information on the status of agricultural land. The system creates the basic functionality of interagency information exchange and common formats for input, storage, display/output of data for users of system resources


Сельское хозяйство является важной отраслью национальной экономики России, а динамичное развитие аграрного производства возможно только при наличии высокоэффективной системы земледелия. Агропромышленная политика государства сегодня направлена на то, чтобы сделать ее высокоэффективной и высокорентабельной, ориентированной на экспорт отраслью экономики, существенно повысить надежность обеспечения страны продукцией сельского хозяйства.

В современных условиях эффективное управление агропромышленным комплексом страны невозможно без наличия объективной и своевременной информации о состоянии сельскохозяйственных угодий. В настоящее время традиционная система обеспечения оперативной информацией органов управления федерального, областного и районного уровней, опирающаяся на данные государственных статистических служб и сеть агрометеорологических станций, работает недостаточно эффективно. Статистическая информация передается самим производителем и поэтому во многих случаях не является объективной, а редкая сеть агрометеорологических станций не в состоянии оценивать все необходимые параметры сельскохозяйственного производства. Существующая проблема в настоящий момент частично решается за счет внедрения новых средств и технологий сбора и обработки информации. В первую очередь речь идет о государственном мониторинге земель сельскохозяйственного назначения (ГМЗСХН) на основе данных дистанционного зондирования Земли из космоса для оценки и прогноза влияния погодных и климатических условий на состояние и продуктивность посевов. Дистанционные методы объективны и более оперативны в применении, что позволяет одновременно вести наблюдения за землепользованием и давать прогноз продуктивности сельскохозяйственных культур.

С появлением в последние годы спутниковых систем, имеющих достаточно высокое пространственное разрешение и обеспечивающих ежедневное поступление данных по любому району наблюдения, стало возможным создание принципиально новых технологий мониторинга сельскохозяйственных земель. Уже сегодня информация, полученная на основе спутниковых данных, может постоянно использоваться как для контроля сельскохозяйственной деятельности, так и для принятия оперативных управленческих решений.

В последние годы Министерством сельского хозяйства РФ активно проводятся работы по созданию информационных систем обеспечения ГМЗСХН. Разработаны и введены в эксплуатацию Федеральная государственная информационная система (ФГИС) с функциональными подсистемами (ФП) Система дистанционного мониторинга земель агропромышленного комплекса (СДМЗ АПК) и Атлас земель сельскохозяйственного назначения (АЗСН). ФГИС ФП СДМЗ и АЗСН направлены на регулярное обеспечение Министерства сельского хозяйства РФ, других заинтересованных государственных и коммерческих структур оперативной и объективной информацией о сельскохозяйственном производстве, а ее основными задачами являются:

мониторинг состояния пахотных земель и их использования;

оценка площадей посевов;

мониторинг состояния посевов и пахотных угодий;

осуществление контроля хода полевых работ;

оценка урожайности и урожая сельскохозяйственных посевов.

В рамках системы создаётся базовый функционал межведомственного информационного обмена и единые форматы представления/ввода, хранения, отображения и представления/вывода данных для пользователей ресурсами системы.

Структура, результаты и перспективы системы – основное содержание доклада.



Формирование цифровых план - схем территорий с объектами сельскохозяйственного назначения на основе базы знаний при дистанционном зондировании земной поверхности
Крамаров С.О.*, Храмов В.В.*, Повх В.И.

(НОУ ВПО ИУБиП*, ДЗП ИЗО МСХ РФ)
Formation of digital plan scheme’s of the territories with agricultural purposes on the basis of the knowledge base in remote land sensing. Kramarov S.O., Khramov V.V., Povh V.I.

One of the promising ways to ensure the efficiency of solving problems of space monitoring of agricultural use is the development and application of digital plan schemes (LTP) of sections of the earth's surface. When using the LTP is achieved practical results in the form of complex data processing tools providing automated formation and updating the knowledge base on the analysis, recognition and classification of images in the form-oriented search by various criteria aggregate data blocks of the algorithms.


Одним из перспективных путей обеспечения оперативности решения задач космического мониторинга объектов сельхозназначения является формирование и использование цифровых план - схем (ЦПС) участков земной поверхности.

При таком подходе к обработке, хранению и предъявлению фактической информации о состоянии сельхозугодий и других сельскохозяйственных объектов обеспечивается уменьшение размеров сопоставляемых эталонных и текущих массивов информации, осуществляется сжатие исходных данных об изображениях подстилающей поверхности и формируется описание этих объектов на языке признаков.

В работе формулируется задача проектирования и ведения ЦПС участков местности в виде специализированной базы знаний об объектах сельхозназначения сформированной из данных, полученных на основе космического мониторинга.

При использовании ЦПС достигается практический результат в виде комплекса средств обработки данных, обеспечивающего автоматизированное формирование и пополнение базы знаний по анализу, распознаванию и классификации изображений в виде ориентированной на поиск по различным критериям совокупности информационных массивов - блоков алгоритмов. База знаний содержит блок управления, интерфейсы внешней связи и пользователей, подсистему хранения знаний. Необходимый результат обеспечивается тем, что подсистема хранения знаний включает в себя модуль алгоритмов, модули планирования, управления и принятия решений, модуль эталонных и тестовых фактических данных, модуль поиска данных, модуль тезауруса со средствами структурирования и записи новых знаний, глоссария и справочника, подключенные к общей информационно-управляющей магистрали.

Принцип функционирования базы знаний представлен алгоритмами основных процедур, выполняемых при решении задачи, поставленных пользователям.

Определяющим является ассоциативный поиск решения задачи в базе знаний, который включает:

Ввод исходных данных (система производит анализ предъявленного изображения, извлечение полезной информации об этом изображении и формирует признаки объектов, а пользователь создает объект, соответствующий постановке конкретной задачи, для чего формируется максимально возможное количество признаков о задаче).

Формирование сложного запроса (условия запроса учитывают свойства элементов (признаки) объекта, для чего учет смыслового содержания из модуля тезауруса предварительно осуществляется выборкой дескрипторов, включаемых в ассоциативный запрос, результатом которого является множество описаний задач, содержащих алгоритмы решения).

Ранжирование описаний в соответствии с выбранной мерой близости (выбор и запуск алгоритма, соответствующего первому из ранжированных описаний).

Анализ полученной выборки описаний задач (если выборка не удовлетворяет пользователя, то в постановку задачи вносятся изменения, и делается новый запрос).

Процедура планирования решения задачи включает следующие этапы:

В подсистеме ассоциативного поиска производится формирование запроса для поиска описаний подзадач.

Блок управления для каждой из обнаруженных близких типовых подзадач (где формируется запрос) для поиска описаний составляющих подзадач и других компонентов.

По результатам серии запросов формируется схема (план) решения задачи и выводится на пользовательский интерфейс (управляющая подсистема осуществляет контроль алгоритмов, включенных в схему решения, на совместимость по типам входных и выходных данных, назначает начальные значения параметров алгоритмов).

Корректировка пользователем (включая системы с элементами искусственного интеллекта) сформированной схемы решения и параметров алгоритмов. В результате формируется программа, составленная на макроязыке системы обработки и анализа изображений.

Компиляция и запуск пользователем программы на исполнение и осуществление оценки предварительных результатов решения задачи. По результатам оценки осуществляется введение новых описаний задачи в базе знаний и проверка непротиворечивости вводимых знаний уже имеющимся в базе, включая опорную информацию.

База знаний ЦПС включает, в частности, базовые средства для обработки данных: аффинные преобразования, преобразования Фурье, матричную фильтрацию, выделение яркостных переходов и контуров, методы вычисления признаков распознавания и сегментации, методы анализа текстур, алгоритмы распознавания и принятия решений и пр.


Методы и модели обнаружения и распознавания объектов сельскохозяйственного назначения при дистанционном зондировании земной поверхности
Храмов В.В.

(НОУ ВПО ИУБиП)
Methods and models of detection and recognition of objects for agricultural purposes in remote sensing of the earth surface. Khramov V.V.

The methods of image formation of underlaying surface, selection of informative  indications of detection and identification of target objects are considered in the article. Mathematical models of these object and models of background information are chosen and appreciated.


Одним из возможных путей обеспечения точности решения задачи распознавания объектов земной поверхности средствами воздушно-космического мониторинга является использование источников внешней информации. При этом подходе к обработке внешней информации обеспечивается уменьшение размеров сопоставляемых эталонных и текущих массивов информации, осуществляется сжатие исходных данных об изображениях подстилающей поверхности и формируется описания объектов изображений на языке признаков. В докладе формулируется задача мониторинга объектов сельхозназначения из космоса.

Пусть известна (дана) база шаблонов распознаваемых символов, характеризуемая множеством эталонов изображений и пусть с помощью средств наблюдения получено множество изображений для каждого из предъявляемых объектов .

Требуется при заданных ограничениях на объем памяти и производительности вычислительных средств найти оптимальную последовательность алгоритмов , такую, что

, обеспечивающую достижение требуемого уровня достоверности распознавания

где - результат r-го шага обработки внешней информации;



- -е решение об идентификации и или об отказе от идентификации;

- число правильных принятий решения об идентификации из общего числа принимаемых решений.

Выделяют два подхода к решению указанной задачи, каждый из которых может быть использован как самостоятельно, так и вместе с другим, в зависимости от конкретных требований, предъявляемых к системе обработки информации.

Первый заключается в том, что над информацией об изображении осуществляется операция сжатия с помощью разложения в ряды по ортогональным функциям. Помимо уменьшения требуемого уровня емкости памяти для описания хранимых в БД эталонов изображений, такой подход позволяет эффективно реализовывать операции распознавания, а также, при необходимости, восстанавливать исходную форму изображений с высокой точностью. Эта точность, равно как и информационные свойства коэффициентов разложения, существенно зависят от параметров базисов разложения. Успешный выбор этих параметров позволяет, не снижая качества восстанавливаемого изображения добиться большего его сжатия, а, следовательно, и меньшего объема памяти бортового компьютера, требуемой для хранения эталонной информации.

В докладе предложена методика выбора параметра базиса ортогонального разложения. Дан краткий обзор существующих технических и технологических средств дистанционного зондирования Земли, определяющих методы и модели обработки данных при воздушно-космическом мониторинге отдельных территорий. Рассмотрены вопросы, связанные с математическим описанием предметной области, построением моделей, описывающих свойства изображений земной поверхности. Предлагаются модели шумов, которые накладываются на формируемые изображения.



Приведены процедуры формирования признаков опорных ориентиров для нахождения координат и распознавания интересующих исследователя объектов сельскохозяйственного назначения.


Дистанционный мониторинг земель сельскохозяйственного назначения для обеспечения продовольственной безопасности региона
Миронова O.A.

(НОУ ВПО ИУБиП)
Remote monitoring of agricultural land to ensure food security in the region. Mironova O.A.

Key factors determining the state of the economy of the region is its specialization and the structure of the economy. One of the promising sources of current information about the parameters of agricultural production is a space monitoring of agricultural lands, enabling control over the use of land resources and promptly transmit to the interested public and commercial structures objective data about the parameters of agricultural production.


Ключевыми факторами, определяющими состояние экономики региона, является его специализация и структура хозяйства. Особенностью современной региональной организации реального сектора экономики России является присутствие практически во всех регионах страны предприятий агропромышленного комплекса (АПК). Известно, что уровень развития сельскохозяйственного производства оказывает прямое воздействие на состояние продовольственной безопасности - одной из важнейших структурных составляющих экономической безопасности любой страны.

В России устойчивой тенденцией последних десятилетий стало нарастание проблем в области развития сельского хозяйства, что обострило угрозы продовольственной и экономической безопасности не только на макро-, но и на мезоуровне. Открытие российской экономики, а также тенденции деградации в сфере АПК в конце ХХ века привели к неоправданному расширению агрессивного продовольственного импорта и роста зависимости отечественного рынка от зарубежных поставок продовольственных товаров. В настоящее время введение взаимных торгово - экономических санкций Россией, США и ЕС, обусловленное военным конфликтом в Украине, приведет к сокращению продовольственного импорта в нашу страну. Это актуализирует проблему укрепления продовольственной безопасности и ее важнейшей компоненты - продовольственной независимости на макро- и мезоуровне.



Одним из перспективных источников получения текущей информации о параметрах аграрного производства является космический мониторинг сельскохозяйственных земель, позволяющий осуществлять контроль за использованием земельных ресурсов и оперативно передавать заинтересованным государственным и коммерческим структурам объективные данные о параметрах сельскохозяйственного производства.

Сельское хозяйство является одной из наиболее перспективных сфер для использования данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), в том числе в целях повышения интенсификации животноводческого и особенно растениеводческого производства. Сельскохозяйственные культуры хорошо проявляются на космических снимках, ничем не скрыты, одноярусны, хорошо дешифрируются как по текстуре, так и по спектральным характеристикам.

Первоочередными задачами, которые необходимо решить с помощью данных ДЗЗ в аграрном секторе экономики России, являются инвентаризация сельхозугодий и создание специальных тематических карт. Сельхозугодья, а также брошенные, засоренные, зарастающие (в том числе лесной растительностью) земли хорошо дешифрируются по текстуре изображения. Наличие большого массива архивных снимков также может оказать существенную помощь. Например, если сравнить снимки Landsat 1990-х годов с современными, то несложно выявить земли, пришедшие в негодность и требующие значительных финансовых вложений для возвращения в оборот.

В настоящее время в НОУ ВПО Институт управления, бизнеса и права (г. Ростов-на-Дону) дан старт проекту «Спутниковый мониторинг аграрного развития территорий» (СМАРТ), целью которого является обеспечение представителей аграрного бизнеса, региональных органов власти, других заинтересованных сторон объективной информацией о сельскохозяйственном производстве. Данные мониторинга позволят произвести объективный расчет агротехнических и агрохимических мероприятий по каждому полю. Программа систематизации и обработки данных спутникового мониторинга позволяет модернизировать ее возможности с учетом пожеланий и удобства пользователей для решения их индивидуальных задач.

Также одной из задач сельскохозяйственного мониторинга является контроль за соблюдением севооборота, поскольку эффективное сельскохозяйственное использование земель возможно при его соблюдении, предполагающем чередование посевов различных культур и чистого пара.

Для обеспечения функционирования мониторинга внедряются новые средства и технологии, системы наблюдений, сбора и обработки информации, в том числе на основе данных дистанционного зондирования Земли как наиболее объективных и оперативных в применении, что позволяет одновременно вести наблюдение за использованием земли, а также давать прогноз развития сельскохозяйственных культур и величины потенциального урожая.

Таким образом, использование технологий космического дистанционного мониторинга земель сельскохозяйственного назначения позволит существенно повысить уровень продовольственной безопасности за счет реализации возможностей более точного и детализированного прогноза тенденций развития и предотвращения возникающих угроз и рисков в сфере сельскохозяйственного производства и агропромышленного комплекса России и ее регионов.
Социально-экономическая значимость использования инновационных спутниковых технологий в аграрном секторе
Литвинова И.Н.

(СКФ МТУСИ)
Socio-economic importance of the use of innovative satellite technologies in the agricultural sector. Litvinova I.N.

In this Abstracts presented the current state and problems of agricultural sector, shows the priorities for its modernization using modern satellite technology and its socio-economic importance.


Стратегическое направление государственной политики в области применения результатов космической деятельности (РКД) в развитие сельского хозяйства, как системы национальной продовольственной безопасности, всегда являлось предметом государственной политики современной России, однако, именно за последнее время вышел ряд основополагающих документов, которые показывают значительную динамику развития данного направления в политике государства.

В современных условиях эффективное управление агропромышленным комплексом страны невозможно без наличия объективной и своевременной информации о состоянии сельскохозяйственных угодий. В настоящее время традиционная система обеспечения оперативной информацией органов управления федерального, областного и районного уровней, опирающаяся на данные государственных статистических служб и сеть агрометеорологических станций, работает недостаточно эффективно. Статистическая информация передается самим производителем и поэтому во многих случаях не является объективной, а редкая сеть агрометеостанций не в состоянии оценивать все необходимые параметры для эффективного управления сельскохозяйственным производством.

Сегодня изложенная проблема стала решаемой, информационная система управления растениеводством позволяет на основе данных космического мониторинга проводить оценку состава посевных площадей по культурам с высокой степенью детализации – по конкретному району или территории сельского поселения, отдельному хозяйству и даже полю. Эта технология позволяет, используя спутниковую систему, отслеживать всё происходящее на сельских территориях с детальной последовательностью и выстраивать наиболее удобную для информационного обеспечения схему.



Необходимость расширенного внедрения технологий спутникового мониторинга в практическую сельскохозяйственную деятельность обусловила возникновение пилотного проекта СМАРТ (спутниковый мониторинг аграрному развитию территорий), целью которого является внедрение высокоэффективной информационно – аналитической системы независимого мониторинга земель сельскохозяйственного назначения.

Разработанная информационная система позволяет на основе данных космического мониторинга проводить оценку состава посевных площадей по культурам с высокой степенью детализации – по конкретному району или территории сельского поселения, отдельному хозяйству и даже полю. Эта технология позволяет, используя спутниковую систему, отслеживать всё происходящее на сельских территориях с детальной последовательностью и выстраивать наиболее удобную для информационного обеспечения схему.

Информация, полученная в результате дистанционного зондирования Земли, дает четкие и правдивые данные о структуре и объемах посевных площадей. И не только что посажено, где и сколько, а еще и какой урожай получен. Давно не секрет, что кроме официальной статистики существуют так называемые «серые», «черные» и прочие цветные схемы агропромышленного производства. А сколько обличается неучтенных полей! Современная технология дает возможность сформировать такую систему, которая отслеживает все эти моменты полностью.

Однако космический мониторинг – это не только контрольные функции, это широкий спектр услуг для эффективной работы сельхозпроизводителя. Использование возможностей пилотного проекта уже позволило в ряде районов Ростовской области развить инновационный потенциал, в том числе, и для будущего перехода к технологиям точечного земледелия, включая:

Отражение реальной структуры и объемов посевных площадей;

Получение достоверной информации для оценки биохимического состояния и производственного потенциала сельхоз земель;

Отслеживание комфортности зимовки, с учетом агрометеорологических данных;

Прогноз урожайности и наблюдение функционирования хозяйства в течение всего фенологического цикла;

Построение системы целевого мониторинга возникновения опасных явлений антропогенного и природного характера на землях с/х назначения;

Уникальная возможность наблюдения и прогнозирования урожайности в разрезе каждого конкретного поля и др.



Подводя итог, следует подчеркнуть, что информационные технологии, основанные на космическом мониторинге, обеспечивают полную достоверность информации при большом временном и пространственном охвате, а также высокий уровень адаптивности к запросам потребителя. Сегодня они стали доступны для использования не только органами власти и местного самоуправления, но и самым главным звеном системы аграрной промышленности – сельхозтоваропроизводителем.
СУБОПТИМАЛЬНОЕ ОЦЕНИВАНИЕ ВОЗМУЩЕННЫХ ЭФЕМЕРИД НАВИГАЦИОННЫХ СПУТНИКОВ
Каталог: documents
documents -> Учёное звание
documents -> Публичный доклад. 2013 год Общая характеристика образовательного учреждения. Место расположения
documents -> «Значение использования икт в процессе развития дошкольников.»
documents -> Информации и коммуникации на подрастающее поколение. Научно исследовательская
documents -> 1 общая информация наименование дошкольного образовательного учреждения: мадоу «Детский сад комбинированного вида №49»
documents -> Образовательная программа «Гражданское население в противодействии распространению идеологии терроризма»


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   16   17   18   19   20   21   22   23   24


База данных защищена авторским правом ©nethash.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал