Разработка метода автоматического детектирования облаков и теней по спутниковым изображениям Landsat-TM/ETM+

Последние годы характеризуются все большей доступностью для массового использования данных спутниковых наблюдений Земли высокого пространственного разрешения (10-30 м). К числу таких данных, в настоящее время, прежде всего, следует отнести, находящиеся в непрерывно пополняемом архиве открытого доступа (http://glovis.usgs.gov/), спутниковые изображения Landsat-TM/ETM+. Только для России указанный архив содержит более 150 тысяч, полученных в последнее десятилетие, спутниковых изображений, десятки раз покрывающие территорию страны. Открывая принципиально новые возможности спутникового мониторинга окружающей среды появление в массовой доступности такого рода данных, одновременно требует и развития максимально автоматизированных методов их предварительной и тематической обработки.
В настоящей работе представлены результаты разработки метода автоматического детектирования на изображениях Landsat-TM/ETM+ облаков и, создаваемых ими на земной поверхности, теней. Наличие указанного метода открывает перспективную возможность создания технологии построения разновременных композитных изображений земной поверхности, очищенных от влияния облачного покрова, а также решения целого ряда тематических задач спутникового мониторинга окружающей среды.
В основу разработанного метода положена модификация алгоритма детектирования облаков ACCA (Automatic Cloud Cover Assessment), предполагающая использование радиометрически калиброванных данных измерений спектральной яркости в пяти различных каналах спутникового прибора, расположенных в диапазоне длин волн 0.525-12.5 мкм. В дополнение к алгоритму ACCA разработанный метод предусматривает детектирование участков теней на основе анализа яркости, попадающих в зону предположительного нахождения тени, пикселей в каналах TM4 (0.75-0.90 мкм) и TM5 (1.55-1.75 мкм). Указанная зона определяется на основе данных о значениях зенитного и азимутального углов Солнца в предположении, что максимальная высота облаков над поверхностью Земли не превышает 5 км. Получаемая в результате маска, содержит присвоенные пикселям изображения, соответствующие облакам, теням или открытой земной поверхности.
В докладе анализируются результаты, полученные на основе использования разработанного метода для массовой обработки изображений Landsat-TM/ETM+ (более 80 тысяч сцен), что позволяет оценить его эффективность, а также выявить существующие ограничения и наметить пути дальнейшего развития.