The project is focused on the implementation of applied industrial and experimental research aimed at developing remote sensing methods that will be applicable in scenarios supporting the inspection activities of the user – the guarantor (the Czech Environmental Inspectorate – CEI). The framework for researching and developing suitable methods, as well as demonstrating their applicability, will be based on user scenarios derived from specific inspection activities related to nature protection and waste management needs. According to the guarantor’s requirements, these scenarios will be specified in detail and confirmed by the CEI during the project’s first phase, following consultations with a broader group of the guarantor’s senior and expert staff.
- In the first phase of the project, in cooperation with the guarantor, the user scenarios for RS utilization in inspection activities and the specification of user requirements will be confirmed, taking into account the applicability of the planned outcomes. The project team, in collaboration with the guarantor, will select locations for the pilot demonstration of RS applications for selected user scenarios. The selection of locations should reflect the guarantor’s sectoral priorities and needs for supervisory activities based on their current requirements.
- In the implementation phase of the project, the project team will first propose an architecture for proactive monitoring of the target locations using scaled RS sources, including satellite and UAV components, and appropriate methods. The solution will be based on long-term monitoring of a set of locations through extensive time series of medium-resolution optical and radar satellite images (freely available from Sentinel-1, Sentinel-2, and Landsat satellites) or the planned Czech hyperspectral satellite TROLL (TRL Space Systems).
The research will focus on developing methods that, using the chronology of known events, will allow for the training of indicators of (un)desirable changes (e.g., extent, intensity, persistence of changes in radar and optical/thermal signals) and the application of anomaly detection models using machine learning. Early detection of potentially problematic changes using these methods will enable the deployment of an ad hoc UAV component for targeted and conclusive detection and for obtaining materials for inspection activities.
Furthermore, the project team will design an architecture for a general retrospective analysis of illegal/unauthorized activities, primarily using satellite RS. This will involve analyzing archival satellite imagery or orthophotos in time series. The planned outcome is a report from the retrospective evaluation of the spatial extent and chronology of activities in an area of interest where a violation of environmental protection regulations is suspected.
***
Podstatou projektu je realizace aplikovaného průmyslového a experimentálního výzkumu za účelem vývoje metod dálkového průzkumu Země (DPZ), které budou využitelné ve scénářích podpory kontrolní činnosti uživatele – garanta (Česká inspekce životního prostředí, ČIŽP). Rámcem pro výzkum a vývoj vhodných metod a pro demonstraci jejich využitelnosti budou uživatelské scénáře založené na konkrétních prováděných dozorových činnostech pro okruh potřeb ochrany přírody a odpadového hospodářství. Dle požadavku garanta budou tyto scénáře detailně specifikovány a potvrzeny ČIŽP až v rámci první fáze řešení projektu, a to na základě konzultací s širším okruhem vedoucích a odborných pracovníků garanta.
- V první fázi projektu budou v součinnosti s garantem potvrzeny uživatelské scénáře využití DPZ pro potřebu dozorové činnosti a specifikace uživatelských požadavků s ohledem na využitelnost plánovaných výsledků. Řešitelé v součinnosti s garantem provedou výběr lokalit pro pilotní demonstraci aplikace DPZ pro vybrané uživatelské scénáře. Členění výběru lokalit by mělo respektovat priority a potřeby resortu (garanta) pro dozorové činnosti dle aktuálních potřeb garanta.
- V implementační fázi projektu řešitelé nejprve navrhnou architekturu proaktivního monitoringu zájmových lokalit s využitím škálovaných prostředků DPZ (využitím družicové a UAV komponenty) a vhodných metod. Řešení bude založeno na dlouhodobém sledování sady lokalit pomocí dlouhých časových řad optických a radarových družicových snímků středního rozlišení (z družic Sentinel-1, 2, Landsat dostupných zdarma) nebo plánované české hyperspektrální družice TROLL (TRL Space Systems)..
Výzkum se zaměří na vývoj metod, které pomocí chronologie známých událostí umožní natrénovat projevy (ne)žádoucích změn (rozsah, intenzita, trvalost změn v radarovém a optickém/termálním signálu) a aplikovat model či modely detekce anomálií pomocí strojového učení. Včasná detekce potenciálně problematických změn těmito metodami umožní spustit ad hoc UAV komponentu zaměřenou na cílenou a průkaznou detekci a pořízení podkladů pro kontrolní činnost.
Řešitelé dále navrhnou architekturu řešení obecné retrospektivní analýzy aktivit nezákonných/nepovolených činností primárně s využitím družicového DPZ, a to pomocí časových řad archivních družicových snímků nebo ortofot. Plánovaným výstupem je report ze zpětného vyhodnocení prostorového rozsahu a chronologie aktivit v zájmové lokalitě, kde vzniklo podezření na porušení předpisů v ochraně životního prostředí.