ИИ и спутники спасают земли от опустынивания
Изменение климата влечет деградацию почв и опустынивание – проблемы, которые грозят плодородным землям России, стран Центральной Азии и Прикаспийского бассейна. Российские ученые и инженеры предлагают упреждающую стратегию – цифровой контроль над состоянием территорий.
На 17-й сессии Конференции сторон Конвенции ООН по борьбе с опустыниванием, которая прошла в Монголии, Россия представила технологический комплекс из искусственного интеллекта, спутниковых данных и геоинформационных систем, который будет следить за «здоровьем» почв.
Земля из космоса
Цифровой комплекс работает по принципу «от глобального к локальному». Все данные находятся в Центре коллективного пользования «ИКИ-Мониторинг» Института космических исследований РАН. Дата-центр хранит более 8 петабайт спутниковой информации, охватывающей многолетние архивы наблюдений. Их обработку ведут нейросети и алгоритмы глубокого обучения.
В основе мониторинга лежит анализ вегетационного индекса NDVI, который рассчитывается по снимкам из космоса. Он позволяет с высокой точностью оценить густоту и «здоровье» растительного покрова. По данным Росагрохимслужбы, точность карт деградации, построенных на основе этой методики, достигает 89%. Но «смотреть» – недостаточно, нужно «понимать». Для этого была создана специализированная ГИС «Опустынивание и его мониторинг». Система разработана «Терра Тех» совместно с академической наукой и использует нейросети архитектуры U-Net для автоматического распознавания признаков бедствия на снимках: зон дефляции (выдувания почв), засоления, подвижных песков. На карте видны красные зоны риска.
Следует отметить, что спутниковые данные дополняются полевой разведкой через специальное мобильное приложение. Агрономы и экологи на местах собирают данные, которые становятся эталонными для машинного обучения, повышая точность прогнозов.
Цифровой результат
За последнее время благодаря применению этих технологий на Черных землях и Кизлярских пастбищах удалось восстановить растительность примерно на 170 тыс. гектаров. Более 100 тыс. гектаров земли, уже начавшей терять плодородие, возвращены в хозяйственный оборот.
Сейчас в зоне риска опустынивания в России находятся около 123,4 млн гектаров земель сельхозназначения. С 2021 года действует госпрограмма, направленная на развитие мелиоративного комплекса и ввод земель в оборот. Плановые показатели ввода в оборот к 2030 году составляют 13 млн гектаров земель, а повышение качественных характеристик затронет более 7 млн гектаров угодий. Постоянный цифровой мониторинг помогает своевременно выявлять угрозы деградации земель. Вместо того чтобы ждать, пока пастбище превратится в пустошь, система позволяет заранее принять меры: ограничить выпас скота, провести фитомелиорацию или изменить режим использования угодий.
К 2026 году проблема опустынивания в той или иной степени затронула уже 28 регионов страны, и наличие такого инструмента становится вопросом продовольственной безопасности. Разработанная с 2022 года ГИС уже позволила картографировать опасные процессы в 14 наиболее засушливых субъектах, и теперь стоит задача масштабировать этот цифровой опыт на всю страну.
Плодородная почва технологии
Деградация и засуха затрагивают более 3 млрд гектаров – до 40% земель мира и ежегодно обходятся мировой экономике почти в 900 млрд долларов. Последствия этого ощущают на себе около 3,2 миллиарда человек.
Практические решения, которые обсудили на Конференции в Монголии, – это начало масштабного пути. Эффективной в борьбе с опустыниванием станет единая цифровая система управления сельскохозяйственными землями. Она будет в автоматическом режиме сопоставлять спутниковые снимки, кадастровые данные, агрохимические анализы почв и выдавать готовый паспорт участка с рекомендациями. В ИКИ РАН уже развивают вычислительную инфраструктуру для машинного обучения, чтобы обрабатывать лавинообразный поток спутниковых данных еще быстрее.
Разработчик ГИС, компания «Терра Тех», предлагает зарубежным партнерам не просто программный продукт, а комплексную услугу: «спутниковые данные + алгоритмы ИИ + методики обучения персонала». В странах БРИКС+, Центральной Азии и ШОС проблема засоления почв и опустынивания стоит острей, чем где-либо. Россия обладает технологическим комплексом, который будет работать на благо экологии и экономики. Разработка, кстати, признана на международных конкурсах («ЭКОТЕХ-ЛИДЕР 2025»), а значит – находится среди мировых лидеров.
