Мониторинг экосистем с высоты: молодежная инженерная команда «АэроТехники» создала цифровой инструмент для спасения малых рек

В современном мире, где экологические вызовы становятся всё острее, технологии дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) и геоинформационные системы (ГИС) открывают новые возможности для охраны природы. Именно эту задачу взяла на себя команда «АэроТехники» из Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР).

В ноябре «АэроТехники» завершили обучение в рамках федерального проекта «Кадры для беспилотных авиационных систем». На протяжении двух месяцев студенты решали инженерную задачу «Методы и технологии геоинформационного мониторинга трансформации урбанизированных бассейнов малых рек с использованием данных дистанционного зондирования поверхности Земли», представленную компанией «Альмира» – разработчиком ПО в сфере БАС.

Под руководством наставника Андрея Лукьянова студенты разработали алгоритмы для анализа данных дистанционного зондирования Земли, позволяющие оценивать экологическое состояние малых рек и их бассейнов. На примере реки Малая Киргизка в Томской области была разработана система, которая автоматически определяет границы водосборного бассейна, рассчитывает морфометрические показатели и отслеживает изменения растительного покрова и застройки.

В отличие от традиционных методов полевых исследований, требующих внушительных временных и финансовых затрат, решение команды «АэроТехники» позволяет проводить мониторинг в масштабах целых регионов быстро и с минимальными ресурсами. Ключевое отличие разработанного решения от существующих аналогов – использование спектрального анализа данных ДЗЗ для классификации типов поверхности и оценки индекса NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), что обеспечивает высокую точность и объективность результатов.

«Мы не просто создали отчет по результатам анализа одной реки – мы создали алгоритм, который позволяет автоматически выделять зоны антропогенной нагрузки и отслеживать динамику изменений. По сути, это цифровой двойник речного бассейна, который всегда поддерживается в актуальном состоянии», – отмечает капитан команды Максим Деев.

Малые реки в урбанизированных территориях часто остаются без внимания, хотя их состояние напрямую влияет на экологию города и качество жизни людей. Разработка команды решает проблему отсутствия оперативной и достоверной информации для принятия решений в области градостроительства и природоохранного менеджмента. Методика востребована для регулярного экологического мониторинга, планирования городских территорий и оценки эффективности природоохранных мероприятий.

Решение готово к использованию и применимо в муниципальных и региональных экологических службах, проектных организациях, а также в рамках научных исследований. Алгоритм может быть интегрирован в существующие ГИС-платформы или развёрнут как облачный сервис для автоматической обработки данных.

«Этот проект – отличный пример того, как академические знания превращаются в практический инструмент для решения реальных проблем. Методика уже апробирована и показывает высокую эффективность», – комментирует наставник команды Андрей Лукьянов.

На текущий момент разработка прошла полный цикл испытаний на примере реки Малая Киргизка. Подтверждено соответствие всем заявленным техническим требованиям, включая ГОСТ. Результаты визуализированы в виде карт, графиков и технического отчёта.

Для дальнейшего развития проекта команда планирует провести ряд доработок:

• автоматизировать обработку данных с помощью машинного обучения для повышения скорости и точности дешифрирования;
• создать интерактивные веб-карты для удобства работы пользователей;
• внедрить прогнозные модели для оценки будущих изменений в экосистемах.

«У команды получилось довольно интересное решение с нестандартным применением индекса NDVI, и результаты испытаний свидетельствуют об успешной реализации проекта. Думаю, у этой разработки есть хорошие перспективы для внедрения в отрасль БАС», – отзывается о проекте эксперт компании «Альмира» Дмитрий Вишняков.

Поздравляем команду «АэроТехники» с успешным завершением обучения и желаем успехов в дальнейшем развитии продукта!

ТУСУР второй год подряд успешно проходит отбор образовательных провайдеров в рамках Федерального проекта «Кадры для БАС» по направлениям «Подготовка молодежных инженерных команд» и «Подготовка кадров в области беспилотных авиационных систем в рамках построения гибких образовательных траекторий».