ИАС представляет собой комплексное решение для управления исследованиями экосистем. Система обеспечивает:

• четкую структуризацию данных;
• интеграцию полевых и лабораторных измерений;
• удобные инструменты анализа.

Программное обеспечение для Информационно-аналитической системы управления данными о почве и ландшафте (СУД ПЛ) предназначено для организации и автоматизации сбора, хранения, обработки и анализа данных, полученных в ходе полевых и лабораторных исследований почв и других компонентов ландшафтов. На основе программного обеспечения (ПО) для информационно-аналитической системы (ИАС) осуществляется доступ пользователя к работе с базой данных, внесению и хранению разнородной информации о компонентах окружающей среды. Программа используется в индивидуальных и коллективных научных исследованиях и проектах в области почвоведения, экологии, географии и смежных направлений.  

Геопортал позволяет оптимизировать процессы визуализации и аналитики данных почвенно-земельных ресурсов на масштабах Российской Федерации, федеральных округов, субъектов федерации и муниципалитетов за счет их централизованного хранения и администрирования. Также он обеспечивает единую точку доступа к пространственным данным всех как внутри института, так и для других организаций.

"Цифровая почва" дает возможность интеграции архивных материалов картографического фонда Почвенного института, современных картографических данных, результатов полевых исследований в едином интерфейсе, а также наличие современных инструментов для пространственного анализа и визуализации данных.

Геопортал представляет собой веб-приложение, доступное через интернет, с возможностью взаимодействия и управления данными почвенно-земельных ресурсов на федеральном, региональном и локальным уровнях.

Ключевые функции

• Визуализация пространственных данных о почвах (растр, контур, точка),
• Выбор зоны интереса на карте, из векторного файла или на основе административного деления,
• Обобщение пространственной информации по зонам интереса,
• Анализ и интерпретация почвенных данных
• Генерация отчетов и графиков

Целевая аудитория

• Государственные органы, занимающиеся мониторингом и управлением земельными ресурсами
• Лица, принимающие решения в сфере управления почвенно-земельными ресурсами
• Исследователи, экологи, почвоведы, агрономы
• Студенты и преподаватели профильных специальностей

Ссылка: https://next.geoportal.esoil.ru/

Мониторинг запасов углерода в почвах агроэкосистем России представляет собой важный и актуальный процесс, способствующий оценке влияния сельскохозяйственной деятельности на углеродный цикл. С учетом возможностей API сервиса "Углерод-Э Агро", этот процесс становится более доступным, структурированным и эффективным благодаря интеграции различных данных о почвах и геопространственном анализу.

Процесс мониторинга складывается из проведения регулярных обследований почвы, которые можно объединить в туры обследования.

Обследования представляют собой единичные исследования, проводимые на определенных участках (тестовых полигонах и мониторинговых площадках) для получения данных о состоянии почвы и почвенных свойствах. Каждое обследование включает информацию об объекте исследования, т.е. тестовом полигоне (тип почвы, культура, условия), методах, используемых для сбора данных, и результатах анализа, включая содержание углерода, плотность и запасы углерода. Каждый объект обследования, т.е. тестовый полигон, имеет уникальный идентификатор и может быть связан с определенными турами или проектами.

Туры обследований представляют собой комплексы обследований, организуемых конкретных временных рамках. Они позволяют систематизировать и структурировать данные, полученные в ходе нескольких обследований. Каждый тур имеет свои параметры, такие как даты проведения, авторы и участники, а также может включать в себя несколько обследований, связанных на уровне географии или тематики. Туры помогают лучше управлять процессами исследований и анализировать данные по большим объемам информации.

Мониторинг подразумевает постоянное наблюдение за состоянием запасов углерода в почвах, которое может проводиться на основе данных, полученных в рамках обследований и туры обследований. Для этого используются как текущие, так и исторические данные, что позволяет отслеживать динамику изменений и выявлять долгосрочные тенденции.

Структура и функционал блока обследований, туров обследований и проведения мониторинга запасов углерода в почвах агроэкосистем России представляют собой важную составную часть системы "Углерод-Э Агро". Они необходимы для комплексного подхода к исследованию углеродного баланса в почвах, позволяя собирать, обрабатывать и анализировать данные о состоянии почв в агроэкосистемах.

Концепция обследования

Обследования в системе "Углерод-Э Агро" представляют собой ключевую сущность для проведения мониторинга, позволяющую исследователям собирать, анализировать и управлять данными о состоянии почвы. Эти обследования фокусируются на оценке физических, химических и биологических свойств почвы с целью мониторинга её состояния и запасов углерода, что особенно важно в условиях постоянного изменения климата и сельскохозяйственного производства. Обследования могут проводиться для различных сущностей, таких как объекты и точки обследования, а также для различных типов почвы, включающих в себя как агрономические земли, так и неиспользуемые участки.

Сущности для проведения обследований

Сущности, для которых можно проводить обследования: тестовый полигон, мониторинговые площадки, точки обследования, почвенные профили. 

Информация, собираемая в рамках обследований

При создании обследований и туров обследований в API "Углерод-Э Агро" предусмотрено внесение широкой информации, что позволяет обеспечить глубокий анализ состояния и характеристик почвы. Основные поля и данные, которые могут быть указаны при проведении обследования, включают: идентификатор, название обследования, даты проведения, методы исследования, свойства почвы (различные характеристики почвы, включая плотность и влажность почвы, содержание и запасы углерода), географическая привязка, автор и участники исследования 

Программа расстановки точек мониторинга при обследовании территории предназначена для автоматизации процесса поиска оптимального расположения точек обследования в целях обеспечения репрезентативных данных при мониторинге почв и других компонентов ландшафта. Сервис сокращает время анализа данных и трудозатраты, обеспечивая получение репрезентативных данных о свойствах почвы и повышая качество исследований. Программа используется для повышения точности отражения неоднородности исходного набора данных природной среды с учетом множества факторов (предикторов), включая топографические особенности, климатические данные и данные дистанционного зондирования. Пользователь загружает данные признаков (предикторов) в растровом формате, сервис автоматически приводит их к единой проекции и разрешению. Затем производится поиск области пересечения предикторов. Для отбора точек используется алгоритм MaxVol, итеративно выбирающий точки, максимизирующие объем многомерного параллелепипеда, образованного векторами признаков. Результатом является набор оптимально расположенных точек (векторный слой) с атрибутивной информацией о значениях предикторов. Программа позволяет экспортировать результаты в форматы, совместимые с геоинформационными системами.

Функциональные возможности:

• Загрузка и подготовка исходных пространственных данных
• Выбор оптимального набора точек на основе исходных данных
• Выгрузка результатов в формате пространственных данных JSON

Доступ https://pointer.esoil.ru/

Программное обеспечение НИМБУС предназначено для получения, обработки и предоставления метеорологических и климатических данных для агрометеорологического моделирования и научных исследований. Программа обеспечивает доступ к сезонным прогнозам погоды на 9 месяцев и климатическим данным на период с 1950 по 2100 год.

Функциональные возможности:

• Автоматическая загрузка данных из источников CFSv2 и CMIP6
• Трансформация данных из форматов GRIB2 и NetCDF в оптимизированное хранилище Zarr
• Предоставление данных через командную строку и веб-API в формате JSON
• Обработка 21 метеорологической переменной для сезонных прогнозов
• Обработка 9 переменных для климатических данных
• Временная агрегация данных (почасовая, суточная, недельная, месячная, годовая)
• Расчет агроклиматических параметров 

Сервис построен на базе педотрансферной модели Rosetta. Rosetta — это нейросетевая модель для прогнозирования гидрологических параметров ненасыщенной почвы на основе базовых данных о её характеристиках. Модель прогнозирует параметры для модели Ван Генухтена для ненасыщенной почвы, используя данные о содержании песка, ила и глины, их насыпной плотности и влажности.

Педотрансферная функция Rosetta предсказывает пять параметров для модели Ван Генухтена гидрологических свойств почвы.

• theta_r: остаточное объемное содержание воды
• theta_s: насыщенное объемное содержание воды
• log10(альфа): параметр формы удерживания [log10(1/см)]
• log10(n) : параметр формы удерживания
• log10(ksat) : насыщенная гидравлическая проводимость [log10(см/сут)]

В модели Rosetta предлагается прогнозирование пяти параметров на основе данных о характеристиках почвы. В качестве входных данных модели используются: sa, si, cl — процентное содержание песка, пыли и ила, BD — плотность насыпной почвы (г/см3), th33 — объемное содержание влаги в почве при 33 кПа (наименьшая влагоемкость), th1500 — объемное содержание влаги в почве при 1500 кПа (влажность завядания).

Пользовательский интерфейс: https://api.esoil.ru/bshcc/static/

Подключение:

import requests

data = {
"soildata": [
[30, 30, 40, 1.5, 0.3, 0.1],
[20, 60, 20],
[55, 25, 20, 1.1],
]
}
def url(rosetta_version: int) -> str:
return f" https://api.esoil.ru/rosetta/{rosetta_version}"
r = requests.post(url(3), json=data)

Библиотека rosetta-soil для Python

Сервис гидродинамического моделирования в масштабе пор построен на базе модели PNflow. 

Прикладной программный интерфейс предназначен для извлечения поросетевых моделей из 3D-изображений компьютерной томографии почв и моделирования однофазного и двухфазного течений флюидов. Для извлечения используются входной файл компьютерной томографии, параметры извлечения: размеры изображения и граничные условия по осям X-Y-Z, разрешение компьютерной томографии (мкм). Модель сохраняется в формате «statoil». Для моделирования течения указываются входной файл поросетевой модели (в «statoil»), параметры моделирования: свойства флюидов, граничные условия, направления течения, количество циклов пропитки-дренажа и их параметры, физические характеристики среды и параметры выходных файлов. Программа используется исследователями, модельерами и агрономами. Программа поддерживает параллельные вычисления. В программе так же реализован перевод поросетевых моделей в формате vtk для последующей 3D-визуализации.

Функциональные возможности:

• Загрузка 3D-изображений компьютерной томографии
• Выбор параметров экстракции поросетевой модели
• Экстракция поросетевой модели
• Загрузка поросетевых моделей
• Выбор параметров моделирования двухфазной проницаемости
• Моделирование двухфазной проницаемости
• Изменение формата поросетевой модели для визулизации

Ссылки:
Исходный код модели