Что такое борщевик сосновского
Борщевик Сосновского: чем опасно ядовитое растение и как с ним бороться
Во многих регионах России неконтролируемо произрастает борщевик Сосновского — ядовитое растение, способное нанести вред как сельскому хозяйству, так и здоровью человека. По некоторым подсчётам, в настоящее время заросли борщевика занимают до 15% природных ландшафтов европейской части страны. Откуда борщевик появился в России? Чем он опасен? Как учёные борются с его распространением? Об этом — в нашем материале.
В 1944 году ботаник Ида Манденова впервые обнаружила на Кавказе, в районе города Нальчика, мощное растение — борщевик Сосновского (Heracleum sosnowskyi). Она дала зонтичному растению, чем-то напоминающему гигантский укроп, имя в честь своего учителя, знаменитого исследователя кавказской флоры Дмитрия Сосновского.
Интересно, что латинское название самого рода Heracleum происходит от имени героя древнегреческой мифологии Геракла. В русском же языке этот род растений носит название «борщевик». Предположительно, в древности слово «борщ» могло означать нечто зазубренное.
2_zadonskiy_aleksey_-_borshchevik_fotoproekt_9_-_kaluzhskaya_oblast_-_2020_-_522739.jpg
Советские ботаники исследовали растение и пришли к выводу, что оно обладает морозостойкостью, неприхотливостью и огромной урожайностью. Учёные Всесоюзной академии сельскохозяйственных наук решили искусственно «спустить» борщевик Сосновского из горных районов Кавказа и распространить в регионах страны. Специалисты надеялись, что крупное — до 3 метров высотой, калорийное и сочное растение станет отличным кормом скоту, а значит, поможет восстановить сельское хозяйство после Великой Отечественной войны.
Вплоть до 1970-х годов борщевик Сосновского массово сеяли и возделывали. Однако оказалось, что растение таит в себе множество опасностей. Во-первых, борщевик начал дичать и неконтролируемо распространяться в соседние экосистемы, вытесняя другие растения, встречающиеся на его пути. Одно растение борщевика Сосновского давало 15–100 тыс. семян с прекрасной всхожестью. При этом заросли борщевика создавали плотную тень, вытягивали из почвы всю воду. Во-вторых, молоко коров, которых кормили борщевиком, имело неприятный привкус, а потомство животных, питавшихся растением, рождалось с генными мутациями. Наконец, растение провоцировало сильнейшие ожоги на коже человека.
Фототоксичность борщевика объясняется тем, что его сок содержит светочувствительные вещества из группы фуранокумаринов. Под действием ультрафиолетового излучения они переходят в активную форму, способную вызвать повреждения кожи — воздействие на клеточные структуры происходит на уровне ДНК.
Особая опасность заключается в том, что прикосновение к растению может не вызывать неприятные ощущения сразу. Однако спустя некоторое время, особенно на ярком летнем солнце, на коже появится сильнейший ожог — крайне болезненный и с трудом поддающийся лечению. Попадание сока борщевика в глаза приведёт к ожогу роговицы и, как следствие, к слепоте. Даже аэрозоль сока борщевика и его пыльца при высоких концентрациях могут вызвать отёк гортани, верхних частей пищевода.
3_zadonskiy_aleksey_-_borshchevik_fotoproekt_8_-_kaluzhskaya_oblast_-_2020_-_522725.jpg
В 2012 году в России сорт борщевика Сосновского «Северянин» был признан «утратившим хозяйственную полезность» и исключён из госреестра достижений селекционеров. В 2014 году коды продукции борщевика Сосновского — зелёной массы и семян — исключены из Общероссийского классификатора продукции. В 2015 году борщевик утратил статус сельскохозяйственной культуры. Его признали вредным и опасным и внесли в «Отраслевой классификатор сорных растений Российской Федерации». С 2019 года за его разведение начали вводить штрафы.
«В настоящее время в России стоит острая проблема распространения борщевика Сосновского, — комментирует кандидат биологических наук, старший научный сотрудник НИЛ экомониторинга Курского государственного университета, руководитель проекта «Картографирование очагов распространения борщевика Сосновского в Курской области» Людмила Арепьева. — Проблему пытаются решать в отдельных регионах, однако это не приводит к принципиальному улучшению ситуации. Решать вопрос необходимо по двум основным причинам: распространение борщевика Сосновского губительно для природных экосистем и борщевиком зарастают населённые пункты, что делает условия жизни в них опасными для человека. Многие населённые пункты в Курской области из-за борщевика стали непригодны для жизни людей, а некоторые — около десятка — полностью им заросли. Местные жители в них собственными силами прокашивают дорожки и участки около домов. Это в основном пожилые люди, нуждающиеся в помощи».
Примерно с конца 1990-х годов учёные начали проводить работы по картографированию распространения борщевика Сосновского. Для этих целей разработана открытая база данных РИВР (распространение инвазивных видов растений на примере борщевика Сосновского).
5_zadonskiy_aleksey_-_borshchevik_fotoproekt_9_-_kaluzhskaya_oblast_-_2020_-_522731.jpg
В 2020 году Русское географическое общество поддержало грантом проект «Картографирование очагов распространения борщевика Сосновского в Курской области». Учёные Курского университета выявляют места произрастания борщевика в регионе, чтобы затем специалисты могли грамотно бороться с растением. Проект также направлен на просвещение населения — специалисты стараются сохранить здоровье людей, предупредив о возможных последствиях контакта с борщевиком.
«Проблема борщевика в нашем регионе стала волновать меня прежде всего из-за того, что распространение этого растения-агрессора губительно сказывается на уникальной природе Курской области с её «ботанической аномалией» — очень высокой видовой насыщенностью наших луговых степей. Такое явление нигде больше в умеренном поясе Земли не встречается. Изучив опыт других регионов по борьбе с борщевиком, мы решили начать с картографирования его очагов у нас в области и подали заявку на реализацию проекта в Русское географическое общество», — рассказывает Людмила Арепьева.
bezlepkin_andrey_-_zvezda_-_2020_-_502434.jpg
«К настоящему времени мы обследовали практически всю территорию Курской области — борщевик обнаружили в 16 районах. Мы создали базу данных очагов борщевика. Сейчас она включает информацию о 527 очагах. На основе базы будет создана специальная карта. Для оповещения заинтересованных лиц создана карта нашего проекта на портале iNaturalist. На старте проекта на этой карте было 70 точек, в настоящий момент — 345», — говорит Людмила Арепьева.
Но что же делать с борщевиком Сосновского после выявления очагов его произрастания? Специалисты утверждают, что многие стандартные методы в данном случае не работают. Борщевик бесполезно скашивать, подрезать вручную, мульчировать сеном, выжигать. Один из немногих эффективных способов борьбы с растением — плотная высадка топинамбура в место обитания борщевика. Другие замещающие растения: люпин, пырей, кострец, козлятник, злаковые и газонные травы. Помогает также множественная обработка гербицидами. Но бороться с растением необходимо комплексно, согласованно — если в пределах примерно полукилометра останется участок зарослей борщевика, борьба может оказаться неэффективной.
«Программы по борьбе с борщевиком основываются на уничтожении его до цветения, а также препятствовании попаданию семян в землю. Скашивание наземной части не ведёт к гибели растений, поэтому данный способ не является достаточным. Но скашивание эффективно для задержки цветения и плодоношения растений. Важно, что косить борщевик желательно до начала массового цветения, так как при более позднем скашивании возможно дозревание плодов и семян на скошенных стеблях, — поясняет Людмила Арепьева. — Эффективный способ борьбы — это рубка корней борщевика ниже точки роста, которая находится под землёй на глубине примерно 5–10 см. То есть нужно перерубить корень ниже поверхности земли примерно на штык лопаты. Для уничтожения борщевика можно также использовать укрывной материал, например чёрную полиэтиленовую плёнку. Растения под ней погибают через две-три недели, но плёнку нужно оставить на обрабатываемом участке примерно до середины июня следующего года. Обработав гербицидами участок с борщевиком 2–3 раза за сезон, можно избавиться от его поросли, однако односезонное применение гербицидов не приводит к полному уничтожению борщевика. После уничтожения борщевика необходима борьба с его повторным заселением. Для этого можно на обнажившейся почве посеять многолетние травы».
meshaykin_kirill_-_volshebnyy_mir_-_2017_-_352503.jpg
Обязательно помните, что проведение мероприятий по уничтожению борщевика нужно проводить в спецодежде, использовать защитные очки и перчатки. Опасно использовать для кошения мотокосы. В результате мотокошения трава и сок летят во все стороны и попадают на одежду и участки тела, которые остались незащищёнными.
Борщевик Сосновского: как выглядит на фото, опасность, 7 способов как избавиться, похожие растения
В растительном мире есть немало дикорастущих представителей, досаждающих садоводам и огородникам в качестве сорняков. Однако, находятся и такие, которые представляют реальную угрозу здоровью человека. Например, борщевик Сосновского — контакт с ним чреват самыми печальными последствиями.
Описание
Борщевик Сосновского — это крупногабаритное, высотой 2-3 м, но нередко вытягивающееся выше 4 м, растение из семейства Зонтичные, по виду и на фото сильно напоминающее большой укроп. Двухлетнее или многолетнее.
Травянистый двулетник или многолетник с пустотелыми ребристыми толстыми стеблями, покрытыми коротким колючим ворсом, и крупными разлапистыми сложными перисто-рассеченными листовыми пластинами.
Соцветия у борщевика Сосновского огромные — до 0,8 м в поперечнике, многолучевые — 30-75 штук, зонтики, содержащие несколько тысяч меленьких беловатых или бледно-розоватых цветочков.
Однако, цветение случается в жизни этого растения всего однажды, после чего оно, выбросив семена, погибает.
5 моментов, чем борщевик опасен для человека и участка
Борщевик Сосновского причисляется к группе ядовитых растений, причем таящих в себе скрытую угрозу. Не зная о этом, можно серьезно, а иногда и смертельно пострадать.
Опасность этой достаточно широко распространенной культуры состоит в следующем:
7 ТОП способов уничтожения борщевика на участке
Поняв, насколько и чем опасен борщевик, необходимо приступать к решительным действиям. Ядовитое и опасное растение нужно уничтожить как можно скорее, не дав ему размножиться и разбросать семена. Начинать борьбу нужно как можно раньше, пока кусты еще маленькие и до цветения далеко. Избавиться от борщевика Сосновского чрезвычайно хлопотно и трудно, но вполне возможно.
Покос
Простой и эффективный способ избавления от ядовитого растения, заключающийся в систематическом многократном выкашивании заросшего борщевиком участка. Однако из-за трудоемкости чаще применяемый как подготовительный этап при других вариантах борьбы.
Обрезка соцветий
Не позволить борщевику занять соседние территории и заполонить все вокруг, возможно, если не дать рассыпаться и упасть в землю многотысячной армии семян. Метод обрезки соцветий тоже работает только в комбинации с другими мерами борьбы.
Сжигание
Опасный и бесполезный способ уничтожения огнем гигантского травостоя после того, как семена уже выброшены. Имеет смысл жечь лишь молодые растения в самом начале вегетации. Поскольку семенной запас в почве велик, то выжигание в качестве единственного метода малоэффективно.
Гербициды
Применение химических гербицидных средств от борщевика Сосновского — один из самых действенных способов, гарантирующих отличный результат. В некоторых случаях без гербицидов никак не обойтись, если все прочие попытки избавиться от опасного растения успехом не увенчались.
Пошаговый план действий:
Вспашка
Большие поля, заросшие борщевиком, перепахивают, используя специальные плоскорезы. При этом проводится подрезка мощных корней сорняка. На садовых и приусадебных участках допустимо подкапывать единичные экземпляры вручную при помощи лопаты.
Поступают следующим образом:
Высадка замещающих растений
Вытеснить опасного соседа с приусадебного участка и восстановить почву поможет посев растений-ремедиаторов. На поля внедряются быстрорастущие и высокопродуктивные злаковые культуры (например, разные виды костреца), корнеплоды (топинамбур, картофель) или бобовые (козлятник).
Мульчирование
Толстая и прочная, черная, не пропускающая лучи солнца пленка, уложенная весной, когда рост борщевика только начинается, надежно лишит растения солнечного света. Фотосинтез в результате прекратится, жизненно важные процессы идти не смогут.
Польза от растения
Несмотря на очевидные негативные характеристики, борщевик Сосновского обладает рядом положительных качеств:
ВАЖНО: самолечение недопустимо. При проблемах со здоровьем обращайтесь к специалисту.
5 растений похожих на борщевик Сосновского
Борщевик Сосновского несомненно опасен, в лесу или в поле его стоит обходить стороной. Однако это не значит, что нужно шарахаться от каждого высокого зонтичного растения, похожего на борщевик. Многие абсолютно безопасны, а иногда даже съедобны. Рассмотрим, как выглядят некоторые из них.
Борщевик сибирский
Крупная травянистая культура, но по габаритам существенно меньше — до 1,8 м. Листья у сибирской разновидности большие, мягкие, шероховатые, но миниатюрнее, чем у Сосновского и менее рельефные. Этот борщевик полезный, его листовую массу издавна в России добавляли в борщи (отсюда и название).
Стебель полый, ветвящийся в верхней части, меньшего диаметра. Зонтичное соцветие состоит всего из 15-30 радиально расходящихся слабо опушенных лучей. Все растение издает специфический, слабый пряный запах. Цветочки окрашены в невзрачные желтовато-зеленоватые оттенки, а не в белые — это главное отличие.
Дудник лесной
Используемое в народной медицине, высокорослое (0,7-2 м) зонтичное растение с блестящим, гладким на ощупь, зеленовато-сизоватым «дудчатым» стеблем. Молодые полые побеги, очищенные от кожицы, употребляют в пищу сырыми. Листья и стебли пригодны в пищу — их солят, маринуют и пр.
Листовые пластинки продолговато-яйцевидные, заостренные. Однако сидят они отдельно, каждый на своем коротеньком черешке, в один большой лист на срастаются. Соцветие-зонт тоже крупное (7-15 см), по форме более скругленно-выпуклое, составленное из мелких, беловато-розоватых цветочков.
Дягиль лекарственный
Сложное зонтичное соцветие почти шарообразной формы, около 8-15 см в поперечнике, из 2-4 десятков лучей. Мелкие, неброские цветочки желтовато-зеленоватые или беловатые. В лечебных целях используется обычно только толстое и мясистое корневище дягиля.
Реброплодник уральский
Травянистый зонтичный многолетник, редко вытягивающийся более 0,7-1,2 м, с одиночным тонко-бороздчатым темно-зеленым стеблем, толщиной около 1-2 см. Листья широкие, треугольные, перисто-разделенные, заостренные на концах сегментов, покрытые жесткими короткими волосками.
Центральный зонтик сложный, диаметром 10-20 см с 25-50 коротковатыми ворсистыми лучами, находится в окружении нескольких более мелких (4-8 см) зонтиков. Цветки по 2-4 мм в поперечнике окрашены в белый цвет. Реброплодник уральский характеризуется ценными целебными свойствами.
Купырь лесной
Купырь — относительно невысокий (до 1,5 м), травянистый медоносный многолетник с покрытым вертикальными бороздами, дудчатым зеленым стеблем. Сложносоставные листья насыщенного, светло-зеленого окраса, треугольных очертаний, мелко опушенные, перисто-рассеченные из продолговато-ланцетных долей.
Цветочки невзрачные и некрасивые, мелкие, собраны в рыхлые щитковидно-зонтичные соцветия. Свежую, весеннюю листву купыря добавляют в витаминные салаты, холодные супы и окрошки. Сушеные части растения издревле используются в лечебных целях.
Карты распространения борщевика Сосновского и зачем мы сделали свою
Предыстория вопроса
Борщевик Сосновского (wikipedia.org
По оценкам учёных и специалистов сейчас заражено более миллиона гектаров в европейской части России.
Распространение борщевика Сосновского Проект РНФ, № 16-14-10323 (Рук. В.Г. Петросян), ИПЭЭ РАН
О борщевике Сосновского в последнее время много пишут в СМИ, но он далеко не самое опасное растение, которое можно встретить в лесах России. Борщевик Сосновского, по крайней мере, не смертелен. К слову, на Хабре есть интересный цикл заметок о более ядовитых и смертельных растениях.
Тренд на Борщевик
Общественный интерес к картам борщевика Сосновского возрос в 2017 году. Этому способствовали:
доступность бесплатных спутниковых снимков Sentinel-2 (о том, как европейская программа Copernicus и спутники Sentinel, повлияли на разные отрасли я напишу как-нибудь отдельно)
возросший интерес к самому борщевику. По данным Google Trends видно появление скачков интереса каждое лето с 2017 года.
Борщевик Сосновского в Google Trends
Карты распространения Борщевика
К настоящему времени существует больше десятка разных карт распространения Борщевика.
По способу наполнения они делятся на:
Краудсорсинговые карты распространения борщевика Сосновского
Главным плюсом краудсорсинговых карт является то, что они, в теории, оперативно показывают самые социально значимые очаги борщевика, то есть, те места, где борщевик представляет наибольшую опасность для людей (а иначе бы без людей, никто не отметил бы его на карте). И на основе таких карт можно планировать тактические шаги по борьбе с сорняком.
На этом плюсы заканчиваются и начинается большой список компромиссов:
Краудсорсинговые карты не точны
Во многих картах в принципе не предусмотрено какой-либо информации, кроме указания точки заражения (не области) и текстового описания. На основе такой информации нельзя судить об объемах заражения и динамике.
Там, где можно указать полигон заражения, даже если не рассматривать вопросы точности, эти данные надо перепроверять. Вот пример абьюза одной из карт, на которую обратили внимание и популяризировали СМИ в мае 2021 года:
Борщевик в Кремле по данным краудсорсинга
Краудсорсинговые карты не подходят для оценки общей степени заражения
Можно спросить, а нужно ли искать борщевик там, где он не угрожает людям. Если ставить задачу глобальной победы или контроля над борщевиком, то нужно. Это вопрос экологической политики и экономики средств.
Одной из первых карт можно отметить карту РИВР (распространение инвазивных видов растений на примере борщевика Сосновского).
Одна из старейших карт распространения борщевика Сосновского. Наполняется профессионалами для профессионалов. Представляет большую ценность для научного изучения борщевика Сосновского.
Но, к сожалению, для целей планирования борьбы или сбора статистики, подходит очень ограниченно. Данные об очагах заражения обновляются от случая к случаю и карточки очагов не содержат данных о площадях.
Самой популярной среди обычных пользователей, наверное, является краудсорсинговая карта волонтёрского сообщества Антиборщевик.
Карта перезапускалась и улучшалась несколько раз. Последний перезапуск был в 2020 году: помимо возможности одновременного добавления очагов разными пользователями, добавили функционал комментариев, улучшили юзабилити.
Также на эту карту добавляются карты борщевика, распознанные по спутниковым снимкам. (об этом ниже)
Насколько мне известно, главный фокус сообщества это именно краудсорсинговая карта и ребята готовят ещё одно большое обновление по этой части.
Карта может считать краудсорсинговой:
изначально она наполнялась на основе данных от муниципалитетов
сейчас карта также обновляется на основе поступающих заявок на портал Добродел
Помимо того, что карта является рабочим инструментом для органов власти, в плюсы можно записать актуальность и отображение статуса борьбы.
Минусами этой карты, помимо стандартных краудсорсинговых, являются:
Методология, по которой в качестве очагов выделяются кадастровые участки, а не зоны распространения борщевика. Это даёт ошибку как в случае с большими кадастрами, где борщевик может быть только на небольшой площади, так и в случае со скоплениями маленьких кадастровых участков (например, коттеджные посёлки), где выделяется один «крайний» кадастр, а остальные пропускаются.
Наличие непрозрачной дополнительной прослойки между пользователем, который оформил заявку на Доброделе, и конечной карты. Таким образом, нельзя объективно судить даже о том, насколько полно эта карта отражает ситуацию на Доброделе.
Тот же оператор может, например, взять и отклонить заявку пользователя, направив стандартную отписку. Нередки случаи, когда сначала приходит отписка, и только повторное обращение приводит к каким-то результатам.
Спутниковые карты распространения борщевика Сосновского
Как я уже писал, появление доступных спутниковых снимков Sentinel-2 дало толчок к картографированию борщевика. Несмотря на низкое разрешение в 10м на пиксель, борщевик Сосновского очень хорошо виден даже на таких снимках:
его яркий зелёный цвет хорошо выделяет его на фоне растительности
он очень быстро разрастается, поэтому очаги занимают большие видимые территории
в отличие от возделываемых с/х культур, у него отсутствует какая-либо упорядоченность текстуры (или, можно сказать, что текстура случайная)
У карт по снимкам есть ряд ограничений:
разрешающая способность снимка не позволяет распознать сорняк, который занимает менее 1 пикселя
сложно определить сорняк, если он смешан с другими растениями или объектами, или закрыт от съёмки (например, в лесу)
иногда бывают проблемы с доступностью снимков для нужной территории в нужное время
Помимо Sentinel-2, можно использовать высокоточные спутниковые снимки или съёмку БПЛА. В этом случае качество распознавания существенное повышается.
Ниже примеры распознавания борщевика на высокоточных космических снимках и ортофотопланах с БПЛА.
Борщевик на высокоточных снимках (разрешение Борщевик на снимках с БПЛА (разрешение
Спутниковый индекс борщевика Сосновского?
В этой работе автор Дмитрий Рыжиков проанализировал спектральные отражения борщевика наземным спектрометром и на спутниковых снимках и заметил, что борщевик Сосновского достаточно хорошо можно определить по комбинации зеленого, синего и ближнего инфракрасного спектров.
Комбинации спектров, характерны для борщевика Сосновского и других поверхностей из диссертации «Контроль зон произрастания борщевика Сосновского по спектральным характеристикам отражённых волн оптического диапазона»
На основе комбинации этих трёх каналов он сформулировал вегетационный индекс борщевика Сосновского. Вместе с вегетационным индексом NDVI, который показывает уровень здоровья растительности, это индекс позволяет уже на каком-то уровне определять борщевик по спутнику, даже без использования ИИ моделей (хотя точность остаётся относительно невысокой).
В том же 2018 году компания Совзонд выпустила свою карту распространения борщевика по Московской области. Несмотря на свой возраст, она до сих попадает на первые страницы поиска по запросу «карта борщевика», а слой борщевика с неё многие используют у себя. Например, до середины 2021 года именно этот слой использовался в качестве основного на карте сообщества Антиборщевик.
Изначально там был только слой с данными по Московской области от 2017 года, но в последнее время добавляется все больше и больше данных.
Отдельно можно отметить, что карту стараются максимально проверить через личное посещение очагов произрастания. В 2021 году главный автор карты лично проехал половину европейской России, чтобы верифицировать карту.
Карта экспедиции сообщества Антиборщевик для верификации карты
К сожалению, по Московской области спутниковая часть карты обновлена только по 2019 году, так как по 2020 году ребятам не удалось на своём стеке технологий собрать безоблачную мозайку по Московской области.
Закрытые карты администраций регионов
Насколько я знаю, администрации отдельных регионов заказывают себе карты распространения борщевик. К сожалению, несмотря на то, что эти карты делаются на наши с вами деньги, эти карты не выкладываются в общий доступ, и сказать что-то о них сложно.
Нерешенные проблемы всех публичных карт распространения борщевика
Сопоставимость и поддержка
Каждый раз приходят новые команды и делают новую карту, на новой технологии, с новыми данными и новой методологией
Даже сейчас, когда есть набор спутниковых данных за 5 лет, нет карт одного и того же региона в динамике
Поиск баланса между стремлением к идеальному «качеством» и практическим применением того, что уже получается
Ограниченность доступного технического ресурса (в основном для спутниковых карт)
Многие спутниковые карты борщевика сделаны на простых моделях, а иногда даже просто на ручном анализе спектров (например, по тому же индексу борщевика), которые фундаментально ограничены по точности
В общем, посмотрев на все это, мы решили сделать для себя ещё одну карту.
Зачем мы сделали ещё одну карту?
Когда мы задумывались о своей карте зимой 2020-2021, единственная рабочая карта по Московской области была за 2017 год. Сейчас появилась за 2019 год. Надежды, что летом 2021 в публичном доступе появится карта за 2021 год, нет до сих пор.
Есть проект активистов из Борщевиктори по 2021 году, но предположу, что он будет завершен уже осенью. Кстати они ищут ищут волонтеров для верификации самых зараженных районов.
Вызов, который мы решали для себя – сделать карту во время сезона борьбы с борщевиком, чтобы можно было использовать ее для реальной работы в сезоне
Нужен был свой движок, чтобы можно было в реальном времени анализировать свежие данные. Например, для контроля качества обработки борщевика.
Нас не устраивало качество доступных карт, как с точки зрения точности распознавания, так и закрытости информации по исходным данным для распознавания
Карта борщевика в Московской области по данным 2021 года
Так выглядит пример самой карты с распознанным борщевиком Сосновского (снимок Sentinel-2, 1 пиксель = 10х10 метров)
Участок карты с распознанным борщевиком Сосновского
Согласно нашей карте, распознанная площадь заражения борщевиком по Московской области составила 34 тысячи гектар
Карта заражения Московской области борщевиком Сосновского в 2021 году
Городские округа с наибольшей площадью заражения борщевиком:
Очевидно, что эти данные не полностью отражают реальную картину:
С одной стороны, все участки заражения борщевиком Сосновского меньше 10х10 метров или участки со смешанной растительностью не определяются из-за ограничений спутниковых снимков Sentinel-2.
Оптимизируя параметры моделей, мы ставили в приоритет Recall за счёт Precision. Задача была не пропустить участки борщевика там, где они есть, пусть и пришлось расплачиваться за это
10-15% ложных срабатываний.
Уже в текущем виде карта позволяет уточнить контуры распространения борщевика и сократить расходы и время на его дальнейшую обработку.
Ниже представлено, насколько может отличаться контур обработки борщевика, нарисованный человеком в системе РГИС Московской области (жёлтый контур), и контур, распознанный моделью (красный контур).
Сравнение данных РГИС и ИИ модели
Особенности технической реализации:
Карта сделана на основе Sentinel-2, с верификацией отдельных районов по высокоточным снимкам и ортофотопланам с БПЛА
Используются свежие данные за 2021 год (никто ещё не делал по 2021 году)
Используем модели компьютерного зрения (если коротко, то свёрточные сети тайлами от 5х5 пикселей), а не просто фильтры по спектрам или 1-пиксельные модели
Такой подход показал свою эффективность при анализе с/х земель, где одним из отличительных признаков является текстура
По нашей оценке, за счёт такого подхода удаётся повысить точность на 15-20%
Проанализировали множество снимков, начиная с 2018 года, чтобы иметь возможность оценить участки в динамике
Пришлось скачать свыше
1 ТБ спутниковых снимков за все года
Примеры применения технологии картирования борщевика для других целей
Обе темы заслуживают отдельного подробного рассказа, поэтому в этой заметке только кратко их затрону.
Сделали MVP, который накладывает карту борщевика на кадастровый слой и определяет кадастровые участки с необработанным борщевиком
С юридической точки зрения, подобная система не может быть основанием для выписки предписаний. Но с такими данными в разы повышается эффективность работы инспекторов, которые могут заранее понять, куда надо ехать для проверки.
Научились проводить аудит подрядчиков по борьбе с борщевиком
Со спутника отлично видно, какие очаги борщевика были обработаны, а какие нет.
Если будем продолжать, то наметили для себя несколько направлений, куда двигаться дальше
Моделирование распространения. То есть прогнозировать границы очагов борщевика Сосновского в следующем году на основе текущего
Использование временных рядов для более точной оценки наличия и определения расцвета борщевика
Оценка распространения борщевика Сосновского в лесу на основе периметра леса
Заключительное слово и благодарности
Отдельно хочу поблагодарить своего коллегу Даниила Овсянникова, который в 2020 году облетал на БПЛА борщевик в большинстве районах Московской области, а потом провёл кучу бессонных ночей и выходных для того, чтобы подготовить корректную разметку данных для обучения моделей.