Лямина В.А.   Зольников И.Д.   Глушкова Н.В.   Смоленцева Е.Н.   Королюк А.Ю.  

Методика комплексного картографирования гетерогенных ландшафтов юга Западной Сибири на основе ГИС и ДЗ.

Докладчик: Лямина В.А.

При проведении исследований природных систем какой-либо территории мы сталкиваемся с пространственной неоднородностью ландшафтов. В последние десятилетия в изучении пространственной организации экосистем всех уровней иерархии широко используются данные дистанционного зондирования (ДДЗ). В условиях роста объема и разнообразия космических снимков актуальна разработка методик их обработки. Для проведения наземных исследований и сбора данных была разработана унифицированная система многопараметрической характеристики ландшафтов [1]. В в результате унификации стандарта описания был определен набор индивидуально-индикационных, количественных и полуколичественных признаков, характеризующих типовые ландшафтные обстановки.

Созданные в результате комплексных полевых описаний базы геоданных дополняются спектральными библиотеками, полученными в результате изучения спектрального отклика ПТК на космоснимках выбранного пространственного разрешения [2, 3]. Спектральные библиотеки составляются по комплексно описанным в поле контурам. Как правило, исследования на ключевых полигонах ведутся на протяжении нескольких лет, что дает возможность неоднократно верифицировать как базы геоданных, так и спектральные библиотеки, составляемые по контурам.

На следующем этапе оценивается степень внутренней однородности ПТК по всем каналам снимка. В случае гомогенности, ПТК должны обладать унимодальным распределением яркостных характеристик во всех диапазонах спектра. Также анализируются и выбраковываются аномальные значения, связанные с попаданием в эталонные пиксели сопредельных участков, занятых другими ландшафтами, а также с узколокальными феноменами. Особое внимание уделяется пространственному распределению пикселей в предварительных результатах классификаций. По результатам этого этапа исследований формируются «спектральные портреты» элементарных выделов изучаемого района. Это позволяет составлять классификационные таблицы эталонных объектов с показом целевых признаков, по которым отличаются те или иные ПТК. Уточненная классификация ПТК с учетом сходства и различия спектральных характеристик оформляется в виде спектральной библиотеки полигона, сопряженной с комплексной базой геоданных.

Следующим этапом является управляемая классификация с обучением по эталонным выборкам. Обработка изображений может проводиться с использованием масок в несколько итераций. На крупномасштабном уровне отдельно классифицируются леса и травяные ландшафты. Предлагаемая технология предполагает выделение гетерогенных ПТК с использованием плотностных сеток. Применение плотностных сеток позволяет: 1) исключить чрезмерно мелкие объекты и выделить наиболее значимые области и структуры; 2) использовать снимки разного пространственного разрешения для совместного анализа (Landsat, SPOT); 3) выделять гетерогенные ПТК с различным процентным соотношением компонентов. При выделении гетерогенных ПТК для каждого класса (элементарного ПТК), полученного при управляемой классификации, строятся плотностные схемы. Шаг сетки в каждом конкретном случае определяется пространственным разрешением обрабатываемого космического снимка, а радиус скользящего окна подбирается эмпирически в соответствии с функциональным масштабом ландшафтной карты. На следующем этапе каждому пикселю присваиваются значения полученных плотностей, нормированные на сумму значений плотностей в каждом пикселе. Таким образом, каждый пиксель получает характеристику в виде процентного соотношения плотностей ПТК. После этого выделяются типы сочетаний ПТК. Предлагаемая нами технология позволяет не только картографировать, но и оценивать вклад различных типов растительности (в зависимости от их процентного соотношения) в спектральные характеристики снимков. Это позволяет проводить мониторинг гетерогенных природно- территориальных комплексов

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

  1. Зольников И.Д., Королюк А.Ю., Смоленцева Е.Н., Лямина В.А., Добрецов Н.Н., Мартысевич У.В. Разработка и составление базы геоданных для картографирования и моделирования наземных экосистем средствами ГИС и ДЗ на примере Чуйской степи Горного Алтая // Сибирский экологический журнал. 2010, № 2, С. 209-220.
  2. Зольников И.Д., Лямина В.А., Королюк А.Ю. Комплексная технология картографирования и мониторинга гетерогенных ландшафтов // География и природные ресурсы. 2010. No2. С. 126–131.
  3. Лямина В.А., Королюк А.Ю., Зольников И.Д., Смоленцев Б.А., Лащинский Н.Н. отражение генерализации ландшафтных обстановок в спектральных характеристиках космических снимков мелкого среднего и крупного пространственного разрешения. // Исследование Земли из Космоса. 2010. No4. С. 77–84.


К списку докладов