Полуавтоматическое выявление вырубок леса на мультивременных радарных и радарно-оптических цветных композитах

      Комментарии к записи Полуавтоматическое выявление вырубок леса на мультивременных радарных и радарно-оптических цветных композитах отключены

Полуавтоматическое выявление вырубок леса на мультивременных радарных и радарно-оптических цветных композитах

Ю. И. Кантемиров, Д. Б. Никольский

Введение 

Космический мониторинг активно используется для ответа широкого круга задач лесного хозяйства во всем мире. Космические снимки земной поверхности, сделанные в разных диапазонах электромагнитного спектра, разрешают оперативно, с нужной  периодичностью, приобретать наглядную свободную дистанционную данные о состоянии лесов. Но, в особенности в условиях огромных площадей, каковые занимают леса в Российской Федерации, значительным препятствием для регулярного космического мониторинга в оптическом диапазоне делается облачность.

При ежегодном мониторинге многие участки лесов не смогут быть отсняты из-за облачности спутниками очень высокого разрешения с узкой полосой съемки, в связи с чем на эти не отснятые участки приходится делать съемку с вторых спутниковых аппаратов меньшего разрешения, но с большей полосой съемки. Исходя из этого ежегодно разные участки оказываются покрытыми данными с различных космических аппаратов с различными чертями. Приходится составлять мозаики из снимков, сделанных разными космическими аппаратами, и разбирать мультивременные композиты, составленные из снимков, сделанных разной спутниковой аппаратурой.

В качестве альтернативы, как минимум — для мониторинга вырубок на участках, не покрытых оптическими данными к концу съемочного сезона, а в будущем – и для определения породного состава леса, компания «Совзонд» предлагает рассмотреть возможность применения всепогодных и не зависящих от облачности космических радарных съемок.

Как пример комплексного применения радарных и оптических космических съемок для ответа задач обнаружения вырубок, случившихся за период между оптической съемкой 2010 г. и радарной съемкой 2011 г. можем привести проект, выполненный совместно экспертами филиала ФГУП «Рослесинфорг» «Центрлеспроект» и экспертами компании «Совзонд».

Исполнение радарных съемок в 2011 году

К концу съемочного сезона 2011 г. оптические спутники очень высокого разрешения не смогли безоблачно отснять территорию Бабушкинского лесничества (одно из лесничеств «Центрлеспроекта»), каждый год снимаемого для задач обнаружения вырубок. Исходя из этого — чтобы гарантированно взять актуальное покрытие данными ДЗЗ за 2011 г. — в срочном режиме была запланирована радарная космическая съемка этого участка со спутников COSMO-SkyMed, разрешающая взять цветной радарный композит MTC.

Вся площадь лесничества не зависимо от освещённости и облачности была отснята интерферометрическими парами радарных снимков с пространственным разрешением 3 м за 9 дней (одна пара — 2 и 3 октября, вторая пара — 6 и 10 октября). Схема покрытия территории Бабушкинского лесничества отснятыми кадрами COSMO-SkyMed приведена  на рис. 1. По каждой интерферометрической паре был выстроен цветной радарный композит MTC.

Композит на одну из сцен площадью 40 х 40 км приведен на рис. 2. Как видно из рис. 2, для данного типа территории на композите MTC самый четко разделяются следующие типы территории: ненарушенный лес — зеленым цветом; участки без растительности (поля с убранным урожаем и свежие вырубки) — ярко-синим цветом; участки со не сильный природной растительностью (болота, ветхие вырубки с восстановлением растительности) — бледно-синим цветом.

Рис. 1. Схема съемки территории Бабушкинского лесничества (красный контур) со спутников COSMO-SkyMed (голубые контура — полосы съемки)

Рис. 2. Пример одного из цветных радарных композитов MTC, выстроенных по двум радарным съемкам от 2 и 3 октября, на территорию Бабушкинского лесничества

Методика выделения новых вырубок 

Для выделения новых вырубок, случившихся за период с 2010 по 2011 гг. анализировались оптические снимки SPOT 2010 г. (рис. 3) и радарный композит MTC 2011 г. (рис. 4). Потом из них составлялся мультивременной оптико-радарный композит (рис.

5), на котором новые вырубки (за период с 2010 по 2011 гг.) машинально выделялись розовым цветом и после этого оконтуривались вручную (рис. 6–7).

Рис. 3. Снимок SPOT-5 (2010 г.)

Рис. 4. Продукт MTC сгенерированный по паре снимков COSMO-SkyMed (2011 г.)

Рис. 5. Мультивременной композит 2010–2011 гг.  (SPOT-5+COSMO-SkyMed)

Рис. 6. Контура вырубок за период 2010–2011 гг.

Рис. 7. Слева-направо: оптический снимок SPOT-5 2010 г., цветной радарный композит 2011 г. и мультивременной оптико-радарный композит 2010–2011 гг., показывающий розовым цветом новые вырубки, случившиеся за период с 2010 по 2011 гг.; внизу то же, но с оконтуренными в ручную новыми вырубками

Так, методика выделения вырубок посредством оптико-радарных мультивременных композитов достаточно несложна и подобна обнаружению трансформаций по чисто оптическим мультивременным композитам. Само собой разумеется, визуальное уровень качества мультивременного композита, выстроенного по лишь оптическим данным за различные даты, — существенно выше качества радарно-оптического композита. Но радарные эти, за счет собственной не зависимости от освещённости и облачности, разрешают гарантированно узнать необходимую информацию о вырубках к нужной дате с малым утратой точности картирования границ вырубки.

Масштабы вырубки поражают: Спутниковые снимки показали, как быстро пропадает лес Карпат


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: