Система КЕДР

Что такое система Кедр?
Система КЕДР – это цифровая платформа, созданная, для облегчения контроля за лесами. В основе системы лежит интерактивная карта, на которой визуализируются всевозможные данные, необходимые для охраны лесов от незаконных рубок.
Пользователь системы КЕДР, скажем, лесной инспектор, планирующий патрулирование определенной территории, может получить всю доступную и необходимую ему информацию, прямо внутри системы.
Благодаря этому лесной инспектор, освобождается от большого объема бумажной работы и может собрать всю необходимую для проверки информацию всего в несколько кликов.
Но главной особенностью системы КЕДР является даже не возможность быстро собрать необходимую информацию, а наличие так называемых сигналов о лесоизменениях. Сигналы системы КЕДР формируются нейронной сетью, которая собирает и обрабатывает разновременные космические снимки, после чего сравнивает их на предмет выявления новых «прогалин» в пологе леса. Для анализа используются бесплатные снимки спутника Landsat с разрешением 30 метров, т.е. один пиксель снимка соответствует территории размером 30 на 30 метров.
Таким образом, лесные инспекторы, планирующие полевые рейды могут заранее увидеть те места, где произошли потенциальные изменения целостности древесного полога и существует вероятность совершения незаконной рубки, что несомненно повышает эффективность полевых и рейдовых мероприятий.
Как работает система?
Нейронные сети и система
Нейронные сети — это системы работы с данными, которые по своему устройству похожи на сети нервных клеток в мозге человека. Их главной особенностью является способность улавливать мельчайшие закономерности и взаимосвязи (так называемые паттерны), которые могут быть невидны человеческому глазу или традиционной компьютерной программе; это позволяет нейронным сетям классифицировать анализируемую информацию с потрясающей точностью.
Как и человек, нейронные сети способны к самообучению. Например, если человеку показать несколько карточек с изображением дерева, то в дальнейшем он будет в состоянии узнать (классифицировать) и другие изображения деревьев, даже если они значительно отличаются от тех изображений, на которых производилось обучение. Аналогичный процесс происходит с нейронными сетями.
Чем отличается от спутникового наблюдения
Как образуются новые сигналы?
Система КЕДР в автоматическом режиме проверяет обновления спутниковых снимков Landsat-8 и Landsat-7, при наличии новых снимков запускается процесс поиска изменений.На первом этапе происходит подготовка снимков: система с помощью специального алгоритма «очищает» снимки от облаков, водных объектов и теней, которые могут помешать анализу.
На рисунке, пример созданной облачной маски. Красным цветом показаны контуры облаков и теней, отбрасываемых облаками. Данные участки исключаются из дальнейшего анализа
На следующем этапе система готовит стек. Для этого с помощью так называемой гармонической модели на основе исторических данных (снимков прошлых лет, сделанных в данной местности в схожих условиях), система строит прогнозные значения яркости и индексов для каждого участка анализируемой местности исходя из положения камеры спутника и азимута солнца.
После этого с помощью нейронной сети происходит попиксельное сравнение атрибутов новых снимков с прогнозными результатами, полученными с помощью гармонической модели (стек).
При сравнении каждого из пикселей, система присваивает ему один из трех возможных классов:
- «нет изменений», в том случае если значения яркости и индексов пикселя на новом снимке не отличаются от прогнозных значений
- «новое изменение», в случае, когда значение пикселя поменялось за анализируемый период
- «старое изменение», в случае, когда значение пикселя на новом снимке отличается от прогнозных значений, однако данное изменение было зафиксировано еще в прошлый период.
На рисунке, пример растрового слоя с пикселями, помеченными как лесоизменения. красный цвет соответствует высокой вероятности лесоизменений, оранжевый цвет - средней.
Рубки, которые не были выделены относятся к старым измененим.
Результатом работы нейронной сети становится растровый слой, в котором каждому пикселю предписывается значение от 0 до 100. Эта цифра отражает уверенность нейронной сети в том, что в данном пикселе произошло изменение. Например, значение 100 обозначает 100 процентную уверенность нейронной сети в том, что в данном пикселе произошло изменение.
Территория эксплуатации
Система КЕДР была запущена и официально принята в эксплуатацию в Приморском и Хабаровском краях. Зона анализа в Приморье в настоящий момент представлена тремя тестовыми лесничествами (Рощинским, Дальнереченским и Уссурийским).
В Хабаровском крае система работает на территории шести тестовых лесничеств (Аванское, Бикинское, Оборское, Хорское, Мухенское и Сукпайское).
Всего с момента запуска системы (учитывая незаконные рубки, которые были выявлены в ходе тестирования системы) мобильные группы, созданные для работы с системой КЕДР, а также сотрудники WWF, выявили 108 незаконных рубок, общим объемом около 7 442 м3 и нанесенным ущербом в 856,2 млн. рублей.
А конкретнее:
- На стадии тестирования системы в 2015-2017 гг. было выявлено 37 незаконных рубок в вегетационный период и 13 незаконных рубок в снежный/безлиственный период. Общий объем незаконных рубок составил 3 903 м3, а ущерб более 639,8 млн. ₽.
- На стадии использования системы в Приморском крае в период с 2017 по 2020 гг. было зафиксировано 44 незаконные рубки, общим обьемом в 1129,72 м3, которыми был наненсен ущерб в размере 92,5 млн. рублей.
- На стадии использования системы в Хабаровском крае, в тот же период, было выявлено 14 незаконных рубок, общим обьемом в 2409,27 м3, которыми был нанесен ущерб в размере 123,9 млн. рублей.
История разработки системы
Видеогалерея
Публикации
Помогают не только деньги. Подписывайтесь на нас в социальных сетях, участвуйте в дискуссиях, делитесь с друзьями новостями о деятельности фонда.
Оставайтесь в курсе всех новостей, конкурсов и проектов!
Подпишитесь на рассылку Всемирного фонда природы
Спасибо за подписку!
Все самое интересное
теперь будет приходить на вашу почту.