Технология оценки состояния объектов природно-техногенной сферы по данным аэрокосмического мониторинга

Рассматриваются технологические аспекты решения задач распознавания образов и оценки параметров состояния объектов природно-техногенной сферы для каждого элемента обрабатываемых многоспектральных изображений. Под природно-техногенной сферой понимается совокупность отдельных региональных экосистем (лесные, водные, болотные, сельскохозяйственные и др.) вместе с объектами энергетики, промышленности, населенными пунктами, инфраструктурой дорожно-транспортной сети. Технология реализуется на основе решения прямых задач формирования полей уходящего солнечного излучения, регистрируемого аппаратурой космического и авиационного дистанционного зондирования (ДЗ) и обратных задач восстановления параметров состояния наблюдаемых объектов. В процессе обработки изображений сначала производится классификация этих объектов с использованием многоспектральных данных, получаемых аппаратурой ДЗ с выделением элементов разрешения, содержащих облачность, водоемы, почвогрунты и растительность. Учитывая, что на данном этапе исследований технология ориентирована на оценку состояния растительного покрова, после классификации для каждого элемента класса «растительность» восстанавливаются важнейшие количественные и качественные параметры состояния, характеризующие текущее состояние объекта: объем зеленой фитомассы (для лесной растительности также породный состав), тип подстилающей поверхности и др. Важным отличительным признаком предлагаемой технологии является использование абсолютно калиброванных данных ДЗ, что позволяет поставить в соответствие текущим измерениям результаты моделирования, представленные в виде базы расчетных спектральных образов наблюдаемых объектов при их различном состоянии. Другими особенностями, определяющими научную новизну и практическую значимость разрабатываемой технологии по сравнению с существующими зарубежными и отечественными аналогами являются, во–первых, возможности использования большого числа спектральных каналов вместо традиционных подходов, в которых используется ограниченное число каналов с представлением информационной продукции в виде упрощенных комбинаций типа «вегетационных индексов». Во-вторых, разрабатываемая технология обеспечивает представление выходной информационной продукции в терминах количественных параметров состояния наблюдаемых объектов, с которыми имеют дело специалисты в области рационального природопользования в повседневной практике. Кроме того, технология ориентирована на применение современных высокопроизводительных многопроцессорных вычислительных систем. На основе предлагаемых технологических решений формулируются требования к валидации выходной информационной продукции и оптимальным тактико-техническим характеристикам нового поколения аппаратуры ДЗ для гиперспектральных измерений (десятки и сотни спектральных каналов), обеспечивающих существенное повышение информативности при распознавании образов и оценке состояния объектов природно-техногенной сферы.