Антиборщевик
Статьи про карты борщевика

Карта борщевика по космическим снимкам. Спутник – не панацея, ручное картирование неизбежно

Один из способов картирования борщевика – распознавание зарослей по спутниковым снимкам. Однако, при всей кажущейся научности, метод этот – это никак не панацея, а лишь ориентир для выездов на места и рисования руками. Для этого есть ряд объективных причин, которые изложены в данной статье.

1. Разрешение космических снимков

Чаще всего для составления карт используют бесплатные снимки. Пиксель снимка со спутника Sentinel соответствует участку земли размером 10х10 метров, и это ещё считается хорошее разрешение. То есть по снимкам, даже если бы был идеальный алгоритм распознавания, возможно найти только крупные заросли, размером более 3-4-х таких квадратов, расположенных рядом.

А между тем, с точки зрения эффективной борьбы в долгосрочной перспективе, наиболее приоритетны одиночные растения и небольшие заросли, так именно с них начинается образование любых крупных зарослей. Следовательно, если мы хотим остановить дальнейшее растпространение борщевика, от ручного рисования участков мы никуда не денемся.

2. Узкие полосы 

Отдельно отметим, что есть очень много зарослей даже большой площади, но имеющих форму узкой полосы. Это обочины дорог (автомобильных и железных), поймы рек, заросли под ЛЭП и др. Даже если их накрывает пиксель размером 10х10 метров, то кроме полосы борщевика туда попадает ещё много всего (например, дорожное полотно), что делает средние по пикселю значения такими, что распознать борщевик становится невозможно. Пример из практики – в сборнике на с. 27. Конечно, на свете есть снимки высокого разрешения, они могли бы избавить нас от этой проблемы, но снимки эти отнюдь не бесплатные, поэтому работаем с тем, что есть в распоряжении...

3. Заросли борщевика в лесу

Сверху борщевик не видно под кронами деревьев, даже если заросли большие и плотные (то есть подлесок уже вытеснен совсем). Однако, заниматься борщевиком в лесу тоже надо. Когда взрослые деревья умрут от старости или стихийных бедствий, то с подлеском из борщевика переспектива для леса весьма мрачная.

4. Заросли борщевика вперемежку с кустами

Даже если борщевик не закрыт полностью кронами деревьев, то в условиях ощутимого затенения, в борьбе за свет он теряет свою характерную «ядовитость» цвета и становится похожим на обычную нашу траву. В добавок к этому, ещё и деревья вносят свой вклад в среднее по пикселю значение. В итоге спектральные харктеристики борщевика в таких условиях настолько сильно отличаются от "эталонных" характеристик в поле, что распознать борщевик в этих устловиях практически нереально.

5. Эхиноцистис лопастный (он же бешеный огурец)

Растение с ярко-зелёными листьями и белыми цветами, поэтому из космоса его заросли очень похожи на заросли борщевика по спектральным характеристикам. Эхиноцистис – тоже инвазионное растение, но в смысле масштаба бедствия до борщевика ему пока далеко, и поэтому пока что мы с ним не боремся (хотя при случае отнюдь не брезгуем скосить, сорвать или иначе напакостить ему). Но раз уж мы составляем карту борщевика Сосновского, то желательно, чтобы на ней был только борщевик Сосновского. 

6. Места, где с борщевиком уже борются

Вспасханные поля и поля, обработанные химией, по спектральным характеристикам совершенно не похожи на борщевик. Никакой алгоритм их не распознает, это только люди на земле могут увидеть, что здесь есть борщевик.

7. Заросли на глинистой почве и прочий "нестандарт".

Бывает такое, что нормальный зелёный борщевик (не вспаханный, не похимиченный) имеет спектр "не-борщевика". По своим характеристикам он настолько сильно отличается от «эталонного», что алгоритмы распознавания бессильны. Этот феномен требует дополнительного изучения, но закрывать на него глаза нельзя. И возможно, что такое бывает не только на глинистой почве, а и ещё при каких-то условиях и обстоятельствах, про которые мы пока не знаем.

8. Устаревание данных

По-хорошему, карту по спутнику надо переделывать раз в год, потому что ситуация очень быстро меняется. А переделывать – это значит, снова подбирать параметры для алгоритмов распознавания для каждого снимка, совершать многочисленные выезды на места для верификации получившейся карты… Это большой труд, сравнимый с ручным картированием. И если ручное картирование можно распределить между очень многими людьми (каждый нарисует вокруг своего дома – вместе получим карту), то здесь нужны довольно квалифицированные специалисты, которых не так уж много не свете. И работа это будет стоить ощутимых денег. А рисовать борщевик вокруг своего дома могут очень многие и совершенно бесплатно, потому что это просто.

Таким образом, потенциал поддержания актуальности у «ручной» карты гораздо выше. А это важно, так как устаревают данные очень быстро. К примеру, администрация Московской области в 2018 году официально заявляла о 32000 Га, а в 2020 уже говорят о 69000 Га борщевика. Конечно, за 2 года добавилось много участков, о которых сообщили люди через подмосковный портал для жалоб. Если бы мы сравнивали только спутниковые данные, то разница была бы менее заметной, но всё равно была бы, потому что по договорам с местными администрациями подрядчики обрабатывают лишь заросли. Одинокими зонтами занимаются только немногочисленные волонтёры, коих не хватает, а потому процесс зарастания территорий продолжается.

9. На данный момент не существует совершенных полностью автоматических способов распознавания борщевика

Звучит страшно, но на самом деле, это меньшая из проблем. Ничего ужасного в этом нет. Просто чтобы сделать адекватную карту по спутниковым снимкам, надо вручную подбирать параметры для формул, это не делается автоматичекски. Получившуюся в итоге карту тоже надо очень старательно проверять и перепроверять. Это реально, это возможно, но проверять придётся вручную по нарисованным участкам. А значит, их надо рисовать.

Поэтому просьба:

Отмечайте, пожалуйста, на карте известные вам места! И не только "красные зоны" (заросли борщевика), но и "зелёные зоны" (чистые, за которые вы уверены).

С зарослями — понятно, что их надо отмечать, к этому мы уже все привыкли. Но чистые зоны отмечать тоже надо для настройки распознавания по снимкам. Когда мало отметок борщевика, не понятно, как определить: угадал алгоритм или не угадал, верно распознал или не верно? Когда есть красные участки «точно ОН» и зелёные участки «точно НЕ ОН», то составителью карты становится сильно легче жить. Без этих данных можно ориентироваться лишь на те зоны, которые сам лично исходил ногами, но их не так много.

К примеру, недавно Николай Петров делал карту для Псковской области в одиночку, но ему пришлось потратить на это три месяца в режиме аврала, он исходил пешком и изъездил на машине все места, куда смог добраться. Это колоссальная работа, которую вряд ли кто-то захочет и сможет повторить (в других регионах). А если бы было много «полигонов от людей», то Николай мог бы подбирать параметры дома за компьютером и управился бы с этой работой гораздо быстрее.

Итог

Пока что красные пиксели на спутниковой карте – это лишь повод выехать на место и нарисовать руками, что же там есть на самом деле.

Сделать карту по спутниковым снимкам довольно легко. Однако, сделать карту, соответствующую действительности, – довольно трудно. У имеющихся спутниковых карт не всегда высокая точность. Однажды на вопрос о проверках последовал вот такой ответ: «Заказчик к нам претензий не предъявлял». Ну да, заказчик написал отчёт, поставил галочку и претензий у него никаких нет. А борщевик – по-прежнему есть...

Так что если вы заинтересованы в том, чтобы в вашем регионе когда-нибудь появилась карта борщевика по спутниковым данным, то рисуйте участки руками и просите других людей это тоже делать. Без этого сложно будет добиться приемлемой точности спутниковой карты. 

И никакие «нанотехнологии» пока не могут это сделать за нас с вами. 

Статьи про карты борщевика