Искусственный интеллект Университета Иннополис начал мониторить лес в Пермском крае

НОВОСТИ

28 июля 2021

Искусственный интеллект Университета Иннополис начал мониторить лес в Пермском крае

28 июля 2021

Сервис непрерывного спутникового мониторинга лесного фонда, разработанный компанией ИнноГеоТех совместно со специалистами Института искусственного интеллекта Университета Иннополис, приступил к поиску лесоизменений на территории 28 лесничеств общей площадью 12,4 млн га.

ИнноГеоТех интегрировала собственный сервис мониторинга лесного фонда на основе искусственного интеллекта в региональную государственную систему Пермского края (РГИС) «Умный лес» в качестве одной из подсистем, необходимой для дальнейшей цифровизации всего лесного комплекса региона. 

В архитектуру сервиса заложен принцип автоматизации всего процесса дистанционного мониторинга. Система без участия человека обрабатывает и анализирует спутниковые снимки, после чего фиксирует в картографическом обозревателе объекты лесоизменений и классифицирует по пяти категориями: вырубки, гари, ветровалы, карьеры, а также погибшие или повреждённые насаждения (лесопатологии).

Далее подсистема мониторинга «Умного леса» сопоставляет полученную информацию с оцифрованными лесоустроительными планшетами и данными из реестровых источников Пермского края. Благодаря этому удаётся установить юридический статус лесоизменений — это особенно актуально в случае с вырубками. Например, если вырубка незаконна, её статус фиксируется, после чего пользователи «Умного леса» —   госслужащие, лесничие, лесозаготовители — получают уведомления с соответствующими пометками на карте.

Дмитрий Шевелев, руководитель направления разработки продуктов компании ИнноГеоТех: «Наша компания уже с 2017 года занимается созданием цифровых инструментов для лесного комплекса, среди которых сервисы для мониторинга и оценки породно-качественных характеристик лесов. При этом, проект в Перми действительно один из самых знаковых для нашей компании. Во-первых, мы получили ценный опыт интеграции с настолько функционально проработанной отраслевой системой, как “Умный лес”. Во-вторых, в процессе работы мы также встретились лицом к лицу с задачами, при решении которых нам удалось существенно доработать наш сервис и оптимизировать процессы анализа геопространственных данных с применением нейронных сетей».

Данная работа — не первый опыт сотрудничества компании и Пермского края в сфере цифровизации лесного комплекса. В 2020 году специалисты компании провели разовый мониторинг всего лесного фонда региона. В течение 3 месяцев наблюдения было зафиксировано 679 объектов лесоизменений. По итогам мониторинга было решено полностью интегрировать сервис в РГИС «Умный лес» в качестве одной из её подсистем для обеспечения непрерывного мониторинга лесов региона. 

Михаил Никитин, начальник управления охраны, защиты и надзора в лесах Министерства природных ресурсов, экологии и лесного хозяйства Пермского края: «Система “Умный лес” — это важный шаг на пути цифровой трансформации лесного комплекса Пермского края. В рамках системы нам удалось перевести в “цифру” большую часть бизнес-процессов отрасли лесного хозяйства — заготовку, перевозку и учёт древесины. Одна из последних функциональных возможностей системы, которую мы реализовали при помощи специалистов из Университета Иннополис — космический мониторинг территории лесничеств края. Сервис мониторинга был интегрирован в качестве подсистемы и органично влился в функционал всего “Умного леса”.  Сегодня возможностями мониторинга могут воспользоваться все пользователи системы — органы исполнительной власти, лесничества и лесозаготовители».

Опыт мониторинга леса в Пермском крае помог разработчикам оптимизировать работу сервиса, улучшив скорость работы, точность распознавания, благодаря способности нейросетей самостоятельно обучаться на полученных данных. За год скорость обработки космических снимков увеличился почти в 3 раза и сейчас система умеет анализировать 1500 га в минуту. При этом точность анализа остаёстя на стабильно высоком уровне — 98%. Из 100 объектов лесоизменений, распознанных сервисом, при натурном объезде лесничества удаётся подтвердить 98. Также разработчики сервиса смогли вдвое уменьшить и минимальную площадь обнаруживаемых вырубок и теперь она составляет всего 0,1 га, что позволяет распознавать даже относительно небольшие по размеру лесоизменения. 

Рамиль Кулеев, директор Института искусственного интеллекта Университета Иннополис: «Как и любой другой нейросетевой сервис, наша система мониторинга постоянно дообучается, используя данные из собственного датасета. Когда мы только начинали проект в Пермском крае наш датасет состоял из 40 тысяч эталонных объектов — реальных примеров объектов лесоизменений. Сегодня в нашем датасете уже более 140 тысяч эталонных объектов, которые мы разметили в том числе на примере Пермского края. Это позволяет нам постоянно улучшать алгоритмы, добавляя в обучающую выборку наиболее сложные примеры лесоизменений, а также новые объекты. К примеру, недавно мы научили сервис фильтровать спутниковые снимки с облачностью. Наша нейросеть сама научилась даже на зимних снимках отличать облака от снега. Всё это помогает нам непрерывно повышать точность распознавания, а увеличивающийся объем данных стимулирует нас повышать скорость работы наших нейросетей, оптимизируя их архитектуру».

В 2020 году сервис мониторинга леса был отмечен премией FSC «Зелёный проект года» и с момента создания протестирован на территории 84 млн га лесного фонда в в Северо-Западном округе, Поволжье, на Урале, в Сибири и Дальнем Востоке, всего в 10 регионах России. 


Компания «ИнноГеоТех» была создана в 2017 году Университетом Иннополис совместно с РВК  для разработки и пилотного запуска на территории Республики Татарстан облачной 4D-геоинформационной платформы (ОГИП) в рамках плана дорожной карты «Аэронет» Национальной технологической инициативы. «ИнноГеоТех» работает над коммерциализацией результатов проекта и оказывает услуги органам государственной власти, коммерческим компаниям и физическим лицам.

За 3 года проведены работы по анализу данных дистанционного зондирования Земли, разработаны алгоритмы обработки данных, созданы удобные геоинформационные сервисы для нужд органов государственной власти, бизнеса и широкой общественности. Сервисы и решения компании разрабатываются на базе собственной геоинформационной платформы GeoCode, созданной совместно с сотрудниками Университета Иннополис. 

Одно из приоритетных направлений деятельности компании — мониторинг и оценка лесного фонда с применением данных, полученных с космических спутников и летательных аппаратов (пилотируемых и беспилотных). Сервис мониторинга лесного фонда протестирован в различных лесорастительных условиях в более чем 10 регионах России на площади 84 млн га.