Материалы 21-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
Москва, ИКИ РАН, 13–17 ноября 2023 г.

(http://conf.rse.geosmis.ru)

XXI.A.452

Исследование пригодности данных различного пространственного разрешения для мониторинга объектов

Кашницкий А.В. (1), Лупян Е.А. (1), Плотников Д.Е. (1), Толпин В.А. (1)
(1) Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Доклад посвящен анализу пригодности использования данных различного пространственного разрешения при мониторинге объектов на основе осредненных в их границах характеристик. В исследовании изучалось влияние пространственного разрешения данных ДЗЗ на средние значения вегетационного индекса NDVI в границах сельскохозяйственных полей в зависимости от их площади. Использовались три набора данных, полученных на основе информации с приборов MODIS, КМСС и MSI с пространственным разрешением 250, 60 и 10 метров на пиксель соответственно. Для каждого набора создан временной ряд восстановленных ежедневных безоблачных изображений (Plotnikov et al., 2022, Kolbudaev et al., 2021). Была взята выборка сельскохозяйственных полей в различных регионах России. Для каждого поля рассчитано среднее значение индекса NDVI по каждому набору данных и проведен корреляционный анализ значений, полученных по разным наборам. Результаты анализа при учете всего сезона вегетации показали общую высокую согласованность: даже для полей с размером менее 10 Га значения коэффициента корреляции Пирсона превысило 0,75 для пар КМСС-MSI и MODIS-MSI и 0,85 для пары MODIS-КМСС. Однако коэффициент корреляции Пирсона существенно падает при анализе данных в отдельные периоды года: в начале сезона в паре MODIS-MSI для полей площадью менее 2,5 Га до 0,45, площадью от 2,5 Га до 5 Га – до 0,58. Далее минимальное за период значение равномерно растет с увеличением полей и при площадях более 15 Га уже для всех недель составляет более 0,82. Таким образом, сделан вывод о том, что для полей площадью более 10-15 Га ход среднего индекса NDVI имеет схожие тренды по данным с пространственным разрешением 250, 60 и 10 м/пиксель. Для полей меньшего размера присутствуют большие различия в период наименьших значений индекса NDVI, соответствующих распашке. Точный критерий пригодности данных c низким пространственным разрешением для анализа объектов определенной площади зависит от задачи и используемого периода года.
Подробно результаты исследования были опубликованы в работах (Кашницкий, 2021; Кашницкий, 2023).
Получение и обработка спутниковых данных были выполнены с помощью возможностей Центра коллективного пользования "ИКИ-Мониторинг" (Лупян, 2019), включая УНУ "Вега - Science" (Лупян и др., 2021). Работа выполнена при поддержке темы «Мониторинг», госрегистрация № 122042500031-8.

Ключевые слова: КМСС, Sentinel-2, MODIS, ДЗЗ, NDVI, корреляционный анализ, влияние пространственного разрешения, ход индекса NDVI, спутниковый мониторинг, сельскохозяйственные поля
Литература:
  1. Кашницкий А.В., Лупян Е.А., Плотников Д.Е., Толпин В.А. Анализ возможности использования данных различного пространственного разрешения при проведении мониторинга объектов // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. No. 2. С. 60-74. DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-2-60-74.
  2. Лупян Е.А., Прошин А.А., Бурцев М.А., Кашницкий А.В., Балашов И.В., Барталев С.А., Константинова А.М., Кобец Д.А., Мазуров А.А., Марченков В.В., Матвеев А.М., Радченко М.В., Сычугов И.Г., Толпин В.А., Уваров И.А. Опыт эксплуатации и развития центра коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа спутниковых данных (ЦКП «ИКИ-Мониторинг») // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. No. 3. С. 151-170. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-3-151-170.
  3. Лупян Е.А., Прошин А.А., Бурцев М.А., Кашницкий А.В., Балашов И.В., Барталев С.А., Бриль А.А., Егоров В.А., Жарко В.О., Константинова А.М., Кобец Д.А., Мазуров А.А., Марченков В.В., Матвеев А.М., Миклашевич Т.С., Плотников Д.Е., Радченко М.В., Стыценко Ф.В., Сычугов И.Г., Толпин В.А., Уваров И.А., Хвостиков С.А., Ховратович Т.С. Система "Вега-Science": особенности построения, основные возможности и опыт использования // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 6. С. 9-31. DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-6-9-31
  4. Plotnikov D.E., Loupian E.A., Kolbudaev P.A., Proshin A.A., Matveev A.M. Daily surface reflectance reconstruction using LOWESS on the example of various satellite systems // IEEE Xplore. VIII International Conference on Information Technology and Nanotechnology. (ITNT). 2022. DOI: 10.1109/ITNT55410.2022.9848630.
  5. Кашницкий А.В., Плотников Д.Е., Толпин В.А., Лупян Е.А. Сравнение осредненного в пределах полей различного размера значений вегетационного индекса NDVI, полученного в течение сезона вегетации по данным приборов MSI, MODIS и КМСС // Материалы 19-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Электронный сборник материалов конференции. Институт космических исследований Российской академии наук. Москва, 2021. С. 92. DOI: 10.21046/19DZZconf-2021a.
  6. Kolbudaev P.A., Plotnikov D.E., Loupian E.A., Proshin A.A., Matveev A.M. The methods and automatic technology aimed at imagery georeferencing, cloud screening, atmospheric and radiometric correction of KMSS-M satellite data // E3S Web of Conferences, 2021. 333. P. 01006. DOI: doi.org/10.1051/e3sconf/202133301006.

Презентация доклада

Видео доклада



Ссылка для цитирования: Кашницкий А.В., Лупян Е.А., Плотников Д.Е., Толпин В.А. Исследование пригодности данных различного пространственного разрешения для мониторинга объектов // Материалы 21-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2023. C. 27. DOI 10.21046/21DZZconf-2023a

Методы и алгоритмы обработки спутниковых данных

27