Пятнадцатая Всероссийская открытая конференция "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса"
XV.F.146
Полевые спектрометрические измерения, как основа интерпретации спутниковых данных на примере степных сообществ Хакасии и юга Красноярского края.
Шевырногов А.П. (1), Ларько А.А. (2), Ботвич И.Ю. (2), Высоцкая Г.С. (2), Волкова А.И. (3), Кононова Н.А. (2), Иванова Ю.Д. (2)
(1) Институт биофизики СО РАН, Красноярск, Россия
(2) ИБФ СО РАН, Красноярск, Россия
(3) Хакасский государственный университет, Абакан, Россия
Перечень тематических задач, решаемых по данным дистанционного зондирования Земли весьма разнообразен. Широкое использование изображений, полученных из космоса, часто создает обманчивое представление о легкости получения надежной информации. Надежность информации, извлеченной из данных космического зондирования, в наибольшей степени зависит от количества и качества знаний о свойствах изучаемых объектов, находящихся на поверхности Земли. Изучение космических изображений высокого и сверхвысокого пространственного разрешения, а также гиперспектральных изображений требует адекватного уровня точности наземных измерений, которые лежат в основе интерпретации изображений. Для этого требуется проведение комплексных, спутниковых и наземных измерений [1].
В настоящей работе рассмотрены возможности использования спектральных данных травянистых сообществ Хакасии и юга Красноярского края, полученных при помощи полевого спектрофотометра для интерпретации спутниковых измерений и мониторинга растительного биоразнообразия. В работе решалась задача поиска метода дифференциации различных травянистых растительных сообществ по их спектральным портретам. Наряду с этим изучалась зависимость спектра растительного сообщества от фенологической стадии развития во время вегетационного сезона.
Существенные различия спектральных образов различных типов растительных сообществ позволяют говорить о возможности интерпретации их по материалам дистанционного зондирования [2]. Многолетние исследования многих авторов свидетельствуют о способности растительности избирательно отражать падающую солнечную радиацию в зависимости от ее видового состава и состояния растений [3,4].
Районами исследований были выбраны окрестности оз. Шира (Хакасия) и г. Красноярска (Красноярский край), на которых представлены растительные сообщества луговых, настоящих крупнодерновинных и мелкодерновинных степей, а также остепнённых злаково-разнотравных суходольных лугов.
Для получения наземных спектральных данных в диапазоне 400 – 1200 нм., использовался полевой портативный спектрофотометр PSR-1100F и спутниковая информация MODIS/Terra.
Спектральные измерения на всех этапах работы сопровождались геоботаническими исследованиями.
Проведенные исследования показали, что пространственное распределение различных типов наземных спектральных данных хорошо соответствует неоднородностям выявляемым на спутниковых изображениях. Неоднозначность интерпретации спутниковых изображений при малых спектральных контрастах существенно уменьшается с использованием спектров высокого разрешения, полученных на наземных полигонах. Наземные измерения позволили выявить различные типы травянистых сообществ, несмотря на высокую мелкомасштабную неоднородность объектов. Проведение статистически значимых измерений на полигонах в различные периоды вегетационного сезона, позволило выявить изменение структуры растительных сообществ (смена видового состава, общее проективное покрытие, цветовой аспект). Она соответствует изменениям, выявляемым во временных рядах спутниковых изображений.
В работе показано, что использование наземных данных позволяет повысить достоверность спутникового мониторинга травянистой растительности.
Благодарности
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и РГО в рамках научного проекта № 17-05-41012.
Ключевые слова: полевая спектрометрия, спутниковая спектрометрия, под спутниковые измерения, геоботанические исследования, травянистые растительные сообщества, динамика, интерпретация
Литература:
- Shevyrnogov A.P., Yakovlev A.V., Popov V.P., Larko A.A. and Valov M.V. Satellite Monitoring System for the Krasnoyarsk Territory Area Based on Small Satellites Use // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies . 2015. Том 8, № 3. P. 331–345.
- Зимин М.В., Тутубалина О.В., Голубева Е.И., Рис Г.У. Методика наземного спектрометрирования растений Арктики для дешифрирования космических снимков // Весн. Моск. Ун-та. Сер.5. Геогр. – 2014. –No 4. – С. 34-41.
- Огуреева Г.Н., Микляева И.М., Вахнина О.В., Тутубалина О.В. Полевое наземное спектрометрирование луговой растительности полигона «Сатино» // Вестн. Моск. Ун-та. Сер.5. Геогр. – 2009. –No 6. – С. 71-77.
- Buchhorn, M.; Walker, D.A.; Heim, B.; Raynolds, M.K.; Epstein, H.E.; Schwieder, M. Ground-based hyperspectral characterization of Alaska tundra vegetation along environmental gradients. Remote Sens. 2013, 5, 3971–4005.
Дистанционное зондирование растительных и почвенных покровов
406