Применение спутниковых гиперспектральных данных для наблюдения прибрежных зон Мирового океана и внутренних водоемов

Доклад посвящен вопросам создания новых методов и технологий, обеспечивающих работу с данными гиперспектральной съемки для решения задач мониторинга и изучения процессов, происходящих в пограничных морях России и их прибрежных зонах, а также во внутренних водоемах.
Наиболее важной составной частью исследования является разработка комплексных технологий обработки разнородных оперативных и архивных спутниковых данных с целью восстановления параметров морской среды. При этом особое внимание уделяется развитию новых методов обработки и интерпретации данных гиперспектрального спутникового зондирования, что создает предпосылки к формированию принципиально нового уровня информативности космических снимков.
Необходимо отметить, что гиперспектральные средства наблюдения имеют ряд особенностей. Так, например, использование большого числа спектральных признаков позволяет получать дополнительную информацию об объектах исследования, что ведет к расширению круга задач, в которых могут использоваться данные дистанционного зондирования Земли. Однако, в тоже время эффективная работа с данными гиперспектральными средств наблюдения требует создания систем обработки обладающих высоким уровнем автоматизации.
Инструментарий, обеспечивающий возможность работы с гиперспектральными данными дистанционного зондирования в приложении к исследованию прибрежных зон и внутренних водоемов, создается на базе разработанного в ИКИ РАН геопортала See the Sea. Этот геопортал ориентирован на изучение процессов, происходящих в Мировом океане и призван расширить возможности анализа различных процессов,происходящих в нем, с использованием возможностей спутниковых систем наблюдений.
Ключевым вопросом является возможность совместного хранения и комплексного использования данных, различных по своей физической природе (активное и пассивное микроволновое зондирование, много- и гиперспектральные оптические и ИК данные), пространственному разрешению и размерности. При этом геопортал ориентирован на работу не только с данными дистанционных наблюдений, но и с результатами их глубокой обработки и анализа. Кроме того, организовано хранение дополнительной информации, необходимой для проведения комплексного анализа разнородных данных дистанционных наблюдений (данных контактных измерений, описаний, информации об условиях проведения наблюдений и т.д.). Предусмотрены также возможности интеграции в систему на уровне интерфейсов модулей работы с различными информационными ресурсами.
В период разработки и отладки технологий работы с гиперспектральными данными нами были использованы следующие наборы гиперспектральных данных:
1) Для тестовых районов – прибрежных зон Черного, Балтийского и Каспийского морей – данные гиперспектрометра HYPERION (Hyperion (High Resolution Hyperspectral Imager), установленного на спутнике EO-1. Этот сенсор дает возможность получать информацию с 220 спектральных каналов в спектральном диапазоне 400 - 2500 нм (видимый + ближний ИК- диапазоны) со спектральным разрешением 10 нм и разрешением на местности 30 м при размерах сцены 7,5 х 100 км.
2) Второй источник гиперспектральных данных – прибор HICO(Hyperspectral Imager for the Coastal Oceans) © NASA, установленный на международной космической станции - позволяет получать информацию 102-х спектральных каналов в спектральном диапазоне 380 – 960 нм со спектральным разрешением 5,7 нм и разрешением на местности 92 м при размерах сцены 42 х 190 км. Для этого сенсора существует возможность получать не только архивные данные, но и оперативную информацию в рамках грантов на научные исследования. Тестовыми районами для данной информации в нашем случае являются проливы Босфор и Гибралтар.
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты № 13-07-12017-офи-м и 13-05-12093 офи_м).