Технология формирования исходных данных для системы мониторинга труднодоступных территорий

Разработка технологии осуществляется с целью мониторинга труднодоступных территорий на основе применения аэрокосмических мульти- и гиперспектральных средств наблюдения. Материалы съёмки и данные наземных измерений используются для формирования устойчивых признаков автоматизированной идентификации и оценивания состояния зональных ассоциаций, составляющих элементы ландшафта.
Традиционно технология выполнения работ предусматривает выбор однородных эталонных участков, относящихся к заданному классу (типу) зональных ассоциации, и проведение систематических измерений коэффициентов спектральной яркости с учетом индикатрисы отражения светового потока.
Вместе с тем для труднодоступных (например, арктических) территорий согласованное выполнение эталонных наземных и дистанционных измерений затруднительно. В частности, выбор конкретных точек для выполнения наземных измерений, определение количества идентифицируемых зональных ассоциаций, перечня оцениваемых показателей, сроков выполнения работ вызывают затруднения и осуществляются иногда случайным образом. В связи с этим актуальной становиться задача разработки технологии, предусматривающей комплексное согласованное периодическое выполнение следующих операций:
- выбор характерного участка местности для исследуемой природно-климатической зоны;
- сбор архивных и оперативных материалов мультиспектральной аэрокосмической съёмки выбранного участка местности в согласованный сезон года;
- выбор, на основе анализа материалов съёмки, репрезентативного набора однородных участков местности, вмещающих зональные ассоциации;
- проведение в ходе наземных работ геоботанического (физико-географического) описания выбранных зональных ассоциаций, определение числовых значений физико-химических и биологических показателей контролируемых зональных ассоциаций;
- предварительный выбор эталонных участков для формирования обучающей выборки и тестовых участков для контроля качества решения задач автоматизированной идентификации и оценивания состояния элементов ландшафта для каждой зональной ассоциации;
- проведение наземных спектрометрических измерений в объёме, обеспечивающем уверенное отнесение зональных ассоциаций к заданному классу эталонов;
- комплексный анализ данных спектрометрических измерений, материалов геоботанического описания и результатов измерения контролируемых показателей, окончательный выбор согласованных эталонных и тестовых участков для каждой зональной ассоциации;
- анализ репрезентативности полученных данных измерений для представления характерных зональных ассоциаций, вмещающих эталонные и тестовые участки;
- формирование системы устойчивых спектральных признаков, обеспечивающих автоматизированную идентификацию и оценивание состояния зональных ассоциаций;
- обоснование требований к материалам аэрокосмической съёмки с учетом спектрального и пространственного разрешения бортовой съёмочной аппаратуры;
- автоматизированная идентификация и оценивание состояния зональных ассоциаций на основе применения системы разработанных признаков;
- оценивание качества идентификации и оценивания состояния зональных ассоциаций по тестовым участкам;
- определение динамики изменения спектральных отражательных характеристик по данным аэрокосмической съемки с учетом сезонной изменчивости на эталонных и тестовых участках;
- расширение площади территорий мониторинга.
В настоящее время осуществляется опытная эксплуатация указанной технологии. В 2019 году выполнен сбор исходных данных для идентификации и оценивания состояния растительности южной тундры. Идентификация растительных зональных ассоциаций осуществлялась на основе обработки материалов съемки космического аппарата Sentinel-2, данных геоботанического описания и наземных спектрометрических измерений с помощью видеоспектрометра Лептон.