Технологии космического мониторинга, позволяющие эффективно отслеживать различные аспекты сельскохозяйственной деятельности, с каждым годом становятся всё более востребованным направлением. В своей работе они используют спутники, предоставляющие снимки, по средствам которых обеспечивается инвентаризация сельскохозяйственных земель, производится контроль за состоянием посевов, определяются потенциальные угрозы для растительности и решаются другие задачи, связанные с областью сельского хозяйства.
Для отображения результатов космического мониторинга используют геоинформационные системы (ГИС): настольные и веб. В первом случае доступ к системе предоставляется локально, после установки программы на рабочий компьютер. Во втором случае по средствам сети Интернет.
Система агромониторинга, разработанная в Институте космических и информационных технологий (ИКИТ), базируется на веб-технологиях, что позволяет системе не привязываться к конкретному рабочему месту и облачно предоставлять доступ к данным и функционалу. Данный сервис содержит информацию о сельскохозяйственных предприятиях Сухобузимского района. Функциональные возможности системы позволяют загружать данные дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) из открытого источника United States Geological Survey (USGS), организовывать личный кабинет сельхозпроизводителя, предоставлять данные о выбранных пространственных объектах и об оценке динамики растительности.
Для развития системы необходимо реализовать функции мониторинга хода вегетации сельскохозяйственных культур. Актуальность разработки обоснована тем, что пользователям системы необходимо оказывать информационную поддержку в вопросах об актуальном состоянии посевов и динамике растительности для своевременного реагирования на возможные отклонения показателей вегетации от нормы.
В том числе актуальность и практический аспект темы курсового проекта связаны со значительным распространением исследуемого явления и востребованностью его в научных мировых исследованиях. В отрасли сельского хозяйства, на основе методов дистанционного зондирования Земли, а именно, методов мониторинга растительного покрова, решается большой спектр задач, среди которых: изучение сельскохозяйственной растительности, анализ динамики растительного покрова, оценка сезонных и многолетних особенностей в динамике Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) для посевных площадей, прогнозирование урожайности и др. Данные задачи освещены в трудах российских и зарубежных авторов: Золотокрылин А. Н., Савина И. Ю., Спивак Л. Ф., Терёхин Э. А., Doraiswamy P. C. , Greene R. и др.
Цель работы заключается в оказании информационной поддержки агрономам в решении задачи мониторинга хода вегетации сельскохозяйственных культур.
Объектом исследования в работе является пространственный объект сельскохозяйственного назначения с динамически изменяющимися показателями растительности в течение вегетационного периода.
Предметом исследования являются методики и алгоритмы оказания информационной поддержки конечных пользователей в решении задач мониторинга состояния растительности.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1) Обзор и анализ интерфейсов существующих инструментов мониторинга.
2) Проектирование программного комплекса сервиса мониторинга с учетом логики обработки данных и интерфейсов визуализации результатов обработки.
3) Реализация интерфейсов взаимодействия программных компонент сервиса и графического интерфейса пользователя.
При решении задач использовались следующие методы: методы дистанционного зондирования Земли, методы обработки и анализа изображений, эмпирические методы оценки состояния растительности, методы современных подходов к разработке геоинформационных систем, методы проектирования и разработки динамических сервисов для создания инструментов оказания информационной поддержки агрономам в решении задачи мониторинга хода вегетации сельскохозяйственных культур, методы системного анализа.
Структура работы обусловлена предметом, целью и задачами исследования. Работа состоит из введения, трёх глав и заключения.
Во введении рассматривается актуальность работы, раскрывается объект и предмет исследования, выявляется цель и задачи работы.
В первой главе освещаются методы агромониторинга, производится обзор и анализ аналогичных систем агромониторинга, рассчитывается сложность рассматриваемых систем.
Вторая глава содержит в себе проектирование и реализацию сервиса мониторинга динамики растительности.
В заключении подводятся итоги проведённой работы, формируются окончательные выводы.
1) Проведён обзор методов мониторинга, рассмотрены методы дистанционного зондирования Земли и эмпирический метод оценки состояния растительности, который работает с расчётом NDVI и зональной статистикой. Принято использовать данные методы в работе.
2) Проведён обзор и анализ существующий инструментов мониторинга, выявлено, что данные системы не ориентированы на конечного пользователя, не интерпретируют раскраску NDVI и не имеют индикатора процесса выполнения.
3) Рассчитана сложность систем, которая также доказывает неориентированность на КП и говорит о том, что перед тем, как начать работу с системой, нужно ознакомиться с руководством пользователя.
4) Спроектирован сервис мониторинга динамики растительности с учётом логики обработки данных и интерфейсов визуализации результатов обработки. Интерфейс представлен на естественном языке в рамках терминологии КП.
5) Реализован сервис мониторинга динамики растительности. Разработаны все функциональные возможности, описанные в техническом задании, так же в разработке учтён этап проектирования и анализа систем. Сервис ориентирован на конечного пользователя, содержит в себе терминологию, принятую в отрасли сельского хозяйства, интерпретирует данные NDVI и содержит индикатор выполнения процесса.
6) Разработанный сервис встроен в программно-аппаратный комплекс ГИС ИКИТ СФУ, о чём свидетельствует составленный акт об использовании, находящийся в приложении.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
