Федеральная гис «атлас земель сельскохозяйственного назначения»

      Комментарии к записи Федеральная гис «атлас земель сельскохозяйственного назначения» отключены

Федеральная гис «атлас земель сельскохозяйственного назначения»

М. Ю. Кормщикова, Р. Е. Кива

«Спрос на продовольствие быстро растет во всем мире, в особенности в развивающихся государствах. А на долю России, как вы понимаете, приходится более чем добрая половина плодородных земель планеты — 55 процентов. В ближайшие четыре–пять лет мы должны всецело обеспечить собственную независимость по всем главным видам продовольствия, а после этого Российская Федерация будет наибольшим в мире поставщиком продуктов питания» (из Послания Президента России В.В.

Путина Федсобранию РФ).

Почвы сельскохозяйственного назначения являются не только главным источником сырья для агропромышленного комплекса, но и стратегически ответственным экономическим ресурсом. От состояния и качества сельскохозяйственных земель зависит продуктовая безопасность населения страны, конечно развитие смежных отраслей народного хозяйства.

Главным средством сельскохозяйственного производства есть почва, сокровище которой со своей стороны определяется плодородием земли – ее свойством снабжать растения питательными веществами, влагой и снабжать урожай сельскохозяйственных культурных растений с получением высококачественной продукции .

В соответствии с «Теорией продуктовой безопасности РФ», утвержденной Указом Президента России от 30 января 2010 г. N120, одним из ответственных показателей, применяемых в совокупности оценки состояния продуктовой безопасности, есть продуктивность применяемых в сельском хозяйстве земельных ресурсов.

отечественный опыт и Мировой свидетельствует, что высокая и устойчивая продуктивность земледелия вероятна только при комплексном учете всех агрохимических и экологических факторов, нужных для развития растений и нормального роста, его качества и формирования урожая, недопущения деградации земель. При удовлетворении потребности сельскохозяйственных культур с учетом их биологических изюминок в питательных элементах, воде, воздухе, тепле и при создании оптимальной для растений реакции почвенной среды, вероятно увеличение урожайности в 2 раза и более если сравнивать с текущими показателями.

Для качества и повышения прозрачности агроменеджемента на всех административных уровнях от федерального до отметки сельхозтоваропроизводителя,  и  земельной политики и финансового планирования, нужно применять последние достижения науки и техники, к примеру совокупности глобального позиционирования (GPS, ГЛОНАСС), особое  геоинформационное ПО для сбора данных полевых обследований и актуальные эти дистанционного зондирования почвы так когда они являются самый достоверным источником информации.

Эти постулаты отражены в «Концепции развития национального мониторинга земель земель и сельскохозяйственного назначения, применяемых либо предоставленных для ведения сельского хозяйства в составе земель иных категорий, и формирования национальных информационных ресурсов об этих почвах на период до 2020 года», утвержденной Распоряжением Правительства РФ от 30 июля 2010 г. N 1292-р. В соответствии с ней, для действенного управления агропромышленным комплексом страны нужно осуществление национального мониторинга таких земель, независимо от форм и форм собственности осуществляемого на них хозяйствования.

Для реализации концепции экспертами Министерства сельского хозяйства РФ были выяснены требования к автоматизированной совокупности мониторинга сельскохозяйственных сбора и угодий полевой отчетности, которая стала называться Федеральная национальная информационная совокупность «Атлас земель сельскохозяйственного назначения» (ФГИС АЗСН). Исполнителем работ ее созданию по результатам тендера в рамках госконтракта №565/17 от 29 марта 2012 г. стала Компания «Совзонд».

Целью данного проекта есть обеспечение органов власти и местного самоуправления, юридических и физических лиц актуальной информацией о почвах сельскохозяйственного назначения в Российской Федерации, их  площади, состоянии степени деградированности и информации об орошаемых и осушаемых почвах.

Организационное сотрудничество 

Главными поставщиками информации о почвах сельскохозяйственного назначения являются станции и центры агрохимической работы, и центры сельскохозяйственной радиологии и химизации Минсельхоза России.

В рамках исполнения госзадания эксперты учреждений агрохимической работы Минсельхоза России реализовывают мониторинг плодородия земель сельскохозяйственного назначения на базе полевых обследований в рамках которых проводятся работы по оцифровке границ полигонов полей севооборота на базе данных дистанционного зондирования Почвы (ДЗЗ), сбор информации о состоянии полей по утвержденным показателям госмониторинга.

Результатами исполнения госзадания являются векторные границы полигонов и контуров сельскохозяйственных угодий, и их семантическое описание по итогам полевых обследований (использование и состояние полей севооборотов, культуры размещенной на поле,  параметры плодородия земель,   информацию о деградации (зарастание, заболачивание, засоление, кислотность, другие   параметры и каменистость).

Собранная в следствии агрохимического обследования информация передается в Министерство сельского хозяйства РФ и делается доступна для экспертов министерства, — для органов власти, федеральных учреждений, и юридических и физических лиц через специальный геопортал (www.atlas.mcx.ru).

Технологические ответы по автоматизации 

Ранее для обеспечения работ по госмониторингу  в учреждения Агрохимической работы Минсельхоза России поставлялись эти спутниковой съемки с аппарата Landsat (пространственное разрешение 15 м; рис. 1). Применение данных с этими показателями приводило к громадным погрешностям определения границ полей сельскохозугодий и ошибочного включения объектов инфраструктуры (дороги, строения, лесозащитные полосы, объекты гидрографии и пр.) в контуры границ полей.

Для повышения процессов точности и оптимизации мониторинга векторизации границ с целью учета земель сельхозугодий было решено использовать эти дистанционного зондирования почвы с более высоким разрешением.

Рис. 1. Космические снимки сельскохозяйственной территории со спутников Landsat (слева) и RapidEye (справа)

В ходе проекта по созданию ФГИС АЗСН была осуществлена поставка материалов ДЗЗ со спутников RapidEye и ALOS/AVNIR-2 (табл. 1) на территорию текущего цикла агрохимического обследования (580 тыс. кв. км; рис. 2).

Таблица 1. Характеристики космических снимков RapidEye и ALOS/AVNIR-2

Спутник

RapidEye

ALOS/AVNIR-2

Разрешение 6,5 м 10 м
Спектральные каналы red, green, blue, nir, red edge red, green, blue, nir
Актуальность 2009–2012 гг. 2007–2011 гг.

Рис. 2. Территория поставки космической съемкой (светло синий контур)

Доступ к материалам ДЗЗ был реализован с применением разработки пространственных веб-сервисов (рис. 3). По окончании ее внедрения эксперты учреждений Агрохимической работы  Минсельхоза России взяли возможность подгружать актуальные материалы дистанционного зондирования конкретно в рабочий проект, в котором ведется процесс векторизации границ полигонов методом нажатия одной кнопки на панели инструментов.

Рис. 3. Работа с сервисом космической съемки

Помимо этого, оператор может в любую секунду времени просмотреть метаданные космических снимков, по которым ведется оцифровка границ. В них находятся такие параметры данных, как дата съемки, сенсор, угол отклонения от надира и другие показатели.

Наложение ранее созданных контуров земель сельскохозяйственного назначения на эти ДЗЗ более большого разрешения остро выяснило  необходимость применения данных ДЗЗ большого создания механизмов и пространственного разрешения автоматического исправления топологических неточностей еще  на этапе векторизации (рис. 4).

Рис. 4. Неточность границ векторных полей на больших масштабах

Задача контроля топологической целостности данных на сегодня не есть новой, и решена во многих современных геоинформационных совокупностях большого уровня функциональности. Сложность данного вопроса для экспертов учреждений Агрохимической работы заключалась в том, что они применяли программные комплексы ArcGIS Desktop на уровне лицензии ArcView.

Под лицензией ArcView не дешёвы инструменты для полноценной проверки качества создаваемых данных, функции контроля топологии ограничиваются возможностями инструмента «Топология карты», что есть достаточно примитивным для ответа важных задач.

Ввиду этого в ходе проекта были дополнительно созданы инструменты контроля качества данных, каковые посредством автоматических способов проверки выявляют и разрешают исправлять неточности в контурах сельхозугодий (рис. 5), в их количественных и качественных чертях, к примеру:

  • отсутствие отдельных черт полей (тип сельскохозяйственной культуры, наименование района и др.);
  • несоответствие вводимых черт классификаторам;
  • некорректное размещение объектов либо несовпадение контуров (дорога проходит посредине поля, границы сельскохозяйственных полей пересекаются и др.).

Рис. 5. Характерные атрибутивные неточности

Корректность вводимых атрибутивных значений отслеживается с применением подтипов и технологии доменов на базе утвержденных классификаторов, каковые употребляются при заполнении форм Национального мониторинга земель сельхоз назначения МОП-1В, МОП-2В (рис. 6).

Рис. 6. Контроль качества данных

Вторым главным звеном ФГИС АЗСН, стало централизованное хранилище данных на серверах  Министерства сельского хозяйства РФ и обеспечение доступа к ним с   удаленных рабочих мест.

Для обеспечения процесса постоянной актуализации центрального хранилища был реализован механизм репликации данных — копирования трансформаций, вносимых в базы географических данных (БГД) в учреждениях Агрохимической работа Минсельхоза России, в центральную БГД.

Учитывая низкие пропускные свойства каналов сети Интернет, которыми оснащены кое-какие учреждения Агрохимической работы Минсельхоза России, использование онлайн-механизмов репликации было решено не применять ввиду высокой возможности обрыва соединения в ходе репликации, что может привести:

  • к нарушению целостности центральной БГД;
  • увеличение трафика;
  • понижение производительности работы совокупности;
  • понижение скорости получения данных.

Вследствие этого система репликации векторных данных была реализована с применением оффлайн-механизма check-in/check-out (открепленная репликация).

Система репликации векторных данных имеет два уровня функциональности, в соответствии с шириной Интернет-каналов и уровнем лицензии ArcGIS Desktop в Агрохимических работах:

  • Открепленная репликация с онлайн-синхронизацией.

Этот уровень репликации возможно использован при условии наличия лицензии ArcGIS Desktop уровня не ниже ArcEditor и скоростного интернет канала.

  • Открепленная репликация с оффлайн-синхронизацией.

Этот уровень репликации возможно использован при наличии лицензии ArcGIS Desktop уровня ArcView и выше. Особенных требований к широте интернет канала не предъявляется.

Репликация инициализируется на уровне центральной базы геоданых. Эксперты Минсельхоза создают запуск процесса с применением специального приложения, которое формирует открепленные реплики БД для Агрохимических работ, и осуществляет их отправку на места по протоколам SMTP  либо FTP для каналов с низкой пропускной свойством.

По окончании получения реплик БД на местах производится их наполнение/редактирование, и синхронизация трансформаций в соответствии с регламентом, по защищенному VPN каналу с применением прямого подключения к центральной БД или по протоколу FTP (SMTP) для каналов с низкой пропускной свойством.

Трансформации, передаваемые из локальных баз геоданных учреждений Агрохимслужбы, помещаются в буферную базу геоданных на центральном сервере, где проходят дополнительную экспертную диагностику на предмет отсутствия топологических и атрибутивных целостности и ошибок данных (рис. 7). Реплики, которые содержат неточности, отправляются обратно в  учреждение с приложением протокола проверки данных.

Корректная информация, по окончании проверки, загружается в главную базу геоданных. По окончании загрузки информация делается доступна для пользователей при помощи веб-приложения «Атлас земель сельскохозяйственного назначения», размещенного в Интернете и служащего для анализа и визуализации данных по сельскохозяйственной тематике.

Рис. 7. Концептуальная схема процесса обновления данных

Веб-приложение (рис. 8) снабжает доступ к информации о состоянии сельскохозяйственных угодий для экспертов министерства, органов власти, федеральных учреждений, и юридических и физических лиц. Специальное ПО для этого не нужно.

Интерфейс геопортала интуитивно понятен и не потребует от пользователя громадных временных затрат на освоение.

Рис. 8. Картографическое веб-приложение ФГИС АЗСН

Пользователям веб-приложения предоставляются следующие возможности:

  • просмотр данных космической съемки, особых и тематических карт разного уровня детализации сельскохозяйственной направленности (виды угодий, типы сельскохозяйственных культур, мелиорированные почвы, деградированные сельхозугодия и др.);
  • навигация по карте, масштабирование;
  • просмотр информации об отображаемых на карте объектах;
  • поиск объектов по заданным условиям: наименование населенного пункта, района, региона либо географические координаты;
  • создание отчетов по состоянию сельхозугодий на всех уровнях детализации (от поля до федерального округа);
  • фильтр полей на базе разных параметров.

Эти, публикуемые на центральном сервере Министерства сельского хозяйства РФ, доступны для всех категорий пользователей — как для национальных служащих, так и для физических и юрлиц (рис. 9).

Внедрен контроль  прав доступа, исключающий неавторизованное получения информации для служебного пользования, предоставляемой через картографическое веб-приложение.

Рис. 9. Отчеты по сельскохозяйственным показателям

Эффект от внедрения совокупности

Исполнение проекта по созданию ГИС АЗСН разрешило:

  • дать экспертам учреждений Агрохимслужбы Минсельхоза России автоматизированные инструменты ввода, контроля и редактирования корректности данных по состоянию земель сельскохозяйственного назначения;
  • обеспечить синхронизацию трансформаций в данных, создаваемых на местах), с информацией в централизованном хранилище данных в Минсельхозе России);
  • обеспечить своевременный доступ органов власти и местного самоуправления, юридических и физических лиц к итогам мониторинга сельскохозяйственных земель.

Наличие данного инструмента для органов власти разрешило повысить информированность при принятии управленческих ответов, а также за счет ответа задач:

1) Учет земель сельскохозяйственного назначения:

  • по категориям земель: целевое, надлежащее применение;
  • по видам угодий;
  • по видам и группам сельскохозяйственных культур.

2) Мониторинг плодородия земель сельскохозяйственного назначения:

  • по видам деградации (степень каменистости, кислотность, опустынивание, засоление);
  • по состоянию неиспользуемых земель (Заболачивание, подтопление; Кустарник, Лес, Сорная растительность)
  • в возможности по показателям загрязнения и показателям плодородия

3) Информация о мелиорируемых почвах:

  • учет орошаемых земель;
  • учет орошаемых, но не поливаемых земель;
  • учет осушаемых земель.

4) в возможности оценка урожая:

  • оценка экспортно-импортного потенциала на базе структуры посевных площадей.

Отзывы о совокупности

«Сотрудники ФГБУ «Центр сельскохозяйственной радиологии и химизации «Брянский» в течении трех месяцев трудились с  федеральной геоинформационной совокупностью «Атлас земель сельско-хозяйственного назначения», в частности с надстройкой для ArcGIS «Инструменты Агрохимслужбы». На протяжении опробований были распознаны следующие хорошие стороны: благодаря данной надстройке, стало возмможно осуществлять контроль топологических неточностей на уровне лицензии ArcView, чего так не хватало в стандартном комплекте.

Так же стало возмможно машинально искать неточности в атрибутах, что разрешает сэкономить много времени при проверке данных на местах. Новые инструменты редактирования так же существенно облегчают работу (к примеру, возможно легко и скоро поделить контур при прохождении по нему дороги с жёстким покрытием и т. д.). Весьма комфортно реализована отправка данных на сервер.

В общем «Инструменты Агрохимслужбы» покинули лишь хорошие впечатления. Из пожеланий хотелось бы, в случае если это быть может, оптимизировать скорость загрузки данных в картографическом web-приложении ФГИС АЗСН», — Д. В. Вохрамешин, начотдела информации и компьютерного обеспечения ФГБУ «Центр сельскохозяйственной радиологии и химизации «Брянский»

«Актуально, что в качестве дополнительного источника информации по состоянию сельхозугодий в ГИС АЗСН употребляются эти космической съемки: снимки со спутника RapidEye, и эти открытых источников. Снимки предоставляются на заданную территорию по запросу пользователя в область рабочего окна ArcGIS Desktop и используются для описи сельхозугодий, мониторинга состояния посевов, решения и прогнозирования урожайности вторых задач.

 Вправду, на синтезированном цветном изображении  полей Краснодарского края (пространственное разрешение — 5 м. 2009 г.) возможно заметить пространственные неоднородности. Но, для дифференцированного внесения удобрений, сопоставления взятой информации с картами урожайности, предстоящей прогнозирования и  математической обработки нужно предоставление информации в  втором виде, к примеру, формате SHP-файлов с конкретными данными», — Е. В. Березовский, заведующий полевой умелой станцией РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева.

Торжественное открытие VIII зимней Универсиады вузов Минсельхоза России


Подобранные по важим запросам, статьи по теме: