Годишник

Приветствие

Цифров двойник на земята: мисията възможна

Визията за виртуалното представяне на планетата Земя, чрез модел с висока точност, детайлност и интерактивност представлява съвсем конкретна реализация на концепцията за „цифров двойник на Земята“ (Digital Twin of the Earth – DTE). Целта на създаването на този цифров модел е по-доброто разбиране и управление на сложната глобална екосистема, което от своя стана предполага бъдещ преход към по-устойчиво развитие. Потенциалът за изграждането на DTE е резултат от напредъка в областта на геопространствените технологии, който позволява възможност за работа с огромни обеми от данни, използване на сложни алгоритми за анализ и визуализация. Различни инициативи и проекти, свързани със създаването на този цифров двойник, са в процес на разработка и прилагане. Неговото цялостно реализиране изисква преминаване през много и различни етапи, тъй като тази цел представлява многообразен и разностранен процес. В настоящия доклад са анализирани актуални проекти, работни програми, възможни приложения и перспективи за бъдещото развитие на цифровия двойник на Земята, което позволява да се формулират основните изисквания по отношение на структурата на базата данни, обема на информацията и типовете съхранявани данни, обусловени от алгоритмите, използвани за обработка, както и от характеристиките на данните.

Картографиране на очертанието на Бургаското езеро по данни от дистанционни изследвания

Ефективното управление на водните ресурси изисква надеждно картографиране на водните обекти, което може да бъде постигнато чрез използване на сателитни данни от дистанционни изследвания. Радари със синтетична апертура (SAR) и мултиспектрални изображения, особено от сателити като Sentinel-1, Sentinel-2 и мисията SWOT, предоставят ценна информация за картографиране и мониторинг на водни обекти, която може да бъде използвана за опазване на околната среда и реагиране при бедствия. SAR сензорите имат същественото предимство, че могат да проникват през облаци и да функционират независимо от слънчевата енергия, което позволява непрекъснат мониторинг независимо от метеорологичните условия. Мултиспектралните изображения, особено от Sentinel-2, предоставят спектрална информация, полезна за разпознаването и картографирането на водни тела чрез спектрални индекси. Мисията SWOT представлява технологичен пробив, като съчетава SAR интерферометрия с алтиметрия за измерване на височината на водната повърхност с висока пространствена разделителна способност. SWOT допълва съществуващите сателитни системи, предоставяйки детайлни данни за водните нива, които са от съществено значение за хидроложките изследвания. Настоящата статия разглежда различни методи за картографиране на водни тела, включително използване на спектрални индекси като нормализирания разликов воден индекс (NDWI) и неговата модифицирана форма (MNDWI), SAR и SWOT данни, с цел да се изтъкнат различията, предимствата и недостатъците на картографиране на контурите на Бургаското езеро чрез дистанционни методи.

Близкообхватната цифрова фотограметрия – източник на данни за инвестиционното проектиране

В статията се разглеждат възможности за оптимизиране на технологичните процеси в близкообхватната цифрова фотограметрия при осигуряване на данни за изготвяне на инвестиционни проекти и възможности за постигане на необходимата точност, чрез използване на допълнителна информация, получена от класификация на облака от точки. Разгледани са възможностите за изготвяне на ортофото на терена и покривно ортофото с цел отстраняване на влиянието на обекти от човешка дейност. Използван е класифициран облак от точки за създаване на височинен модел и формиране на стереограми. Направените обосновки и анализи са продължение на публикуваните в [1] технологични възможности за прилагане на методите на близкообхватната цифрова фотограметрия при реализация на инвестиционни проекти. Получените практически резултати са: ортофотопланове, класифицирани облаци от точки, стереограми и инвестиционен проект по част вертикално планиране.

Анализ на незаконно депо за текстилни отпадъци чрез използване на дистанционни изследвания, ГИС и спектрален анализ

Бързото развитие на модната индустрия за масова консумация (“fast fashion”) води до рязко увеличаване на текстилните отпадъци, които често попадат в нерегламентирани сметища. Това изследване се фокусира върху незаконно депо за дрехи край Икике, в пустинята Атакама (Чили), като използва дистанционни изследвания и ГИС за проследяване на пространственото му разширяване между 2016 и 2024 г. Чрез сателитни изображения и спектрален анализ са идентифицирани текстилни отпадъци, базирани на своите специфични спектрални характеристики. Времевият анализ разкрива нарастването на сметището и очертава тенденции в натрупването на отпадъци. Изследването използва изцяло отворени данни и софтуер с отворен код, с цел осигуряване на достъпност и възпроизводимост. Методологията демонстрира, че дистанционните изследвания и ГИС са ефективни и достъпни инструменти за мониторинг на незаконни депа, с възможност за прилагане в глобален мащаб.

Фотограметрично заснемане на архитектурен паметник

Настоящата статия представя процеса и резултатите от фотограметрично заснемане на сграда – архитектурен паметник, намираща се в град София. Целта на проекта е изготвянето на геодезическо заснемане, фасадни планове, ортофото план на покрива и векторизиране. Тези дейности следва да подпомогнат бъдещо проектиране, реставрация и опазване на културната стойност на обекта.

Съвременни технологии за интелигентен мониторинг на горите

Съвременните технологии за интелигентен мониторинг играят ключова роля в устойчивото управление на горските ресурси и опазването на биологичното разнообразие. Спътниковите изображения с подходяща разделителна способност за изследване на горите от различни видове платформи, комбинирани със спектрални индекси (вегетационни, почвени, за горски пожари и др.), позволяват широкомащабно наблюдение на състоянието на горите, промените в земното покритие, пораженията в резултат на пожари и антропогенна дейност. Разработката включва кратък преглед на развитието на технологиите за интелигентен мониторинг и техните приложения за изследване на горски територии, възможностите и бъдещите насоки за вземане на решения от страна на институциите в горския сектор. Разгледани са модели за изследване на горските територии, засегнати от пожари чрез използване на спътникови изображения от Sentinel-2 в среда на QGIS и Google Earth Engine. Във връзка с климатичните промени, както и с нарастващите нужди от автоматизация, прецизни анализи и обработка на големи обеми геопространствени данни, разглеждането на такива модели има все по-важна роля.

Мултиспектрален анализ на растителността, навлизаща в сервитута на въздушни електропроводи

Настоящата публикация разглежда състоянието на залесяването в горска просека, обслужваща труднодостъпна част от въздушен електропровод, намиращ се в близост до тунел „Мало Бучино“, част от автомагистрала „Струма“. Изследването обхваща набор на данни, посредством фотограметрично заснемане с безпилотна летателна система (БЛС), оборудвана с мултиспектрален сензор. Изследвано е спектралното поведение на листната маса, част от растителността, навлизаща в сервитутна зона, обслужваща въздушния електропровод. Данните от изследването спомагат за оценката на риск от горски пожари, причинени в следствие на близост между растителност и електропроводник, планиране на дейности по поддръжка на горските просеки, които обслужват такъв тип технически съоръжения.

Приложение на дистанционни методи за изследване на земеползването в обработваеми територии на базата на космически изображения

В публикацията е извършен анализ на земеделски територии на базата на оптични сателитни изображения. Изследването обхваща подбор на подходящи данни, промяна на честотата на дискретизация, създаване на подмножество за зоната на интерес, добавяне на векторни данни като еталони, координатно преобразуване, дефиниране на целеви регион и прилагане на класификация с множество дървета на решението върху разновременни изображения. Резултатите от предложената технологична схема са валидирани чрез официални източници и теренни проучвания.

Приложение на ГИС и БЛС при анализ на състоянието на земеделски култури в Софийска област

В последните десетилетия бързото развитие на технологиите доведе до значителна интеграция на безпилотни летателни системи (БЛС) и дистанционни методи в селското стопанство. Чрез използването на индексни изображения, получени от БЛС, земеделските производители, учени и изследователи имат възможност за прецизен мониторинг на посеви, ранно откриване на стресови фактори и оптимизиране на добивите. Настоящото изследване разглежда приложението на БЛС и вегетационни индекси  на състоянието на растителността, с особен акцент върху земеделските култури като ечемик (Hordeum vulgare L.) и слънчоглед (Helianthus annuus L.). Географските информационни системи (ГИС) играят ключова роля в интегрирането, интерпретацията и визуализацията на данни от дистанционно наблюдение, включително индексни изображения. В земеделието ГИС позволяват пространствен анализ на състоянието на културите чрез обработка на вегетационни индекси като NDVI, NDRE и NDRI. Извършено е заснемане на земеделски земи в Софийска област чрез БЛС Mavic 3M. Като резултат от обработката са създадени индексни изображения, чрез които да се извърши анализ на състоянието на две земеделски култури – ечемик и слънчоглед. Резултатите показват потенциала на тези методи за бързо откриване на стресови фактори и оптимизиране на земеделските практики.

Определяне на деформациите на земната кора в района на Челопеч чрез SAR данни

В настоящото изследване се търси връзката между подземните минни дейности и настъпилите деформации на земната повърхност в района на Челопеч. За постигане на поставената задача са използвани сателитни изображения от мисията Sentinel 1-A. Районът представлява интерес за такъв вид изследване, защото активната минна дейност е довела до отделни големи потъвания на повърхността, които на практика се следят веднъж годишно чрез класически геодезически измервания. В тази работа се разглеждат не само регистрираните локални слягания, а и цялата площ над мината, защото SAR данните (или данните от радар със синтезирана апертура) са подходящи за такъв тип изследвания, доказали се през последните години в световната практика. Въпреки планинския характер на терена, гористата местност и факта, че сателитните данни са с ниска разделителна точност, се стига до извода, че има потъвания на земната кора в целия район. За тази цел са използвани 32 изображения, от които 21 принадлежат на възходящата сателитна орбита, а останалите 11 – на низходящата сателитна орбита, за периода от септември 2024 до декември 2024. Изображенията са обработени със софтуера със свободен достъп SNAP за получаване на интерферограми и карти на преместванията. Използван е DinSAR (диференциална интерферометрия за обработка на SAR данни) методът, като основно са създадени времеви серии от интерферограми за периода от три месеца, и е приложен MT-InSAR (Multi-Temporal Interferometric Synthetic Aperture Radar) подход. Резултатите от този тип изследване са сравнени с данни от европейската услуга за наземни движения (EGMS), при които също са регистрирани потъвания на земната кора в изследвания район. Данните от европейската услуга за наземни движения също са базирани на интерферометрични сателитни радарни изображения от мисията Sentinel 1-A, но за сравнително по-дълъг период – от януари 2019 до декември 2023.