Ночные снимки Земли расскажут о браконьерах и добытой нефти

Анализ спутниковой фотосъемки планеты в темное время суток позволяет получить неожиданные результаты

Серию работ по анализу «ночных» спутниковых снимков Земли провели ученые Национального исследовательского центра «Курчатовский институт». Они исследовали изображения, сделанные в инфракрасном (тепловом) диапазоне излучения. Разработанные в институте алгоритмы изучения «ночных огней» позволяют судить о демографических процессах на планете, прогнозировать чрезвычайные ситуации, оценивать, сколько нефти добывают на том или ином месторождении, и даже обнаруживать браконьерские рыболовные суда.

Спутниковые изображения земной поверхности стали уже довольно привычным делом: картографические сервисы работают в каждом мобильном телефоне. Непрерывная съемка сегодня позволяет с высокой точностью предсказывать погоду, контролировать пожары и наводнения, вести экологический мониторинг планеты — следить за вырубкой лесов, осушением водоемов и другими процессами.

— Но та спутниковая съемка, с которой работаем мы, несколько отличается от традиционных фотографий земной поверхности, — рассказал «Известиям» начальник лаборатории технологий управления, интеграции и визуализации научных данных Курчатовского комплекса НБИКС природоподобных технологий Алексей Пойда. — Традиционно Землю фотографируют с той стороны, которая освещена Солнцем. Мы же ведем анализ данных, получаемых с ночной стороны планеты.

Использование ночных снимков позволяет получить гораздо более точную и подробную информацию об объектах, которые сами являются источниками светового (в том числе инфракрасного — теплового) излучения. Это и огни городов, и промышленные объекты, и природные явления — пожары, вулканические извержения.

— В ночное время нет помех от солнечного света, — объяснил Алексей Пойда. — Это позволяет нам не только увидеть больше источников электромагнитного излучения, но и уверенней оценить их спектр, то есть сделать более точные выводы о природе источника.

Ежедневно собирая статистику, можно составить карту стабильных ночных огней, соответствующих стационарным объектам — городам, заводам, вулканам. А изучая изменения этой карты на продолжительном временном интервале, проще делать выводы об инфраструктурных изменениях и связывать их с социально-демографическими и экономическими тенденциями, такими, например, как плотность населения.

Анализируя моментальные изменения стабильных ночных огней на больших территориях, можно обнаружить природные и техногенные катастрофы, прийти к заключению о возникновении чрезвычайных ситуаций, отключениях электроэнергии и другом. Совместно с коллегами из Института космических исследований РАН ученые Курчатовского института разработали методы, алгоритмы и программы для анализа ночных спутниковых данных, обработка которых происходит на курчатовском суперкомпьютере.

Эти методы допускают даже поиск браконьеров в океане. Анализ ночных огней морских судов позволяет обнаруживать незарегистрированные плавсредства малого водоизмещения, например рыбацкие лодки, и контролировать границы областей, где разрешен вылов рыбы.

Как рассказал «Известиям» старший советник программы по устойчивому морскому рыболовству Всемирного фонда дикой природы (WWF) Константин Згуровский, на браконьерских судах, как правило, отключены системы радиоидентификации. Поэтому невозможно определить, что судно находится в запрещенном для лова рыбы районе. В таких случаях компьютерный анализ судовых огней на ночных спутниковых снимках Земли становится едва ли не единственным способом быстро обнаружить злоумышленников.

Анализ ночных огней позволяет даже оценивать количество нефти, добываемой на том или ином месторождении. Дело в том, что при добыче нефти образуется побочный продукт — так называемый попутный газ. Его обычно сжигают, и анализ интенсивности факелов, полыхающих на месторождении, позволяет судить об объеме сжигаемого побочного продукта, а следовательно, и о количестве добываемой нефти. Это дает возможность не только контролировать нефтедобывающие компании с точки зрения экологии, но и достоверно определять размеры их добычи.

Курчатовский суперкомпьютер позволяет также предсказывать извержения вулканов.

— На Камчатке и Курильских островах находится огромное количество вулканов на гигантской территории, и уследить за всеми ними наземными методами — с помощью сейсмических станций — практически невозможно, — рассказал «Известиям» заведующий лабораторией геодезии и дистанционных методов исследований Института вулканологии и сейсмологии Дальневосточного отделения РАН Дмитрий Мельников. — Анализ вулканической активности по ночным снимкам позволяет нам с высокой точностью прогнозировать вулканические извержения.

Недавно дальневосточные вулканологи с помощью анализа ночных снимков поверхности Земли, проведенного в Курчатовском институте, предсказали извержение вулкана на одном из островов Курильской гряды. К счастью, этот остров необитаем, но если бы там находились поселения, то людей успели бы эвакуировать задолго до начала извержения.