Е.П. Хлебникова - ИПовышение эффективности регионального мониторинга по космическим снимкам на основе использования эталонов

Аннотация

Хлебникова Е.П. Повышение эффективности регионального мониторинга по космическим снимкам на основе использования эталонов. Рассмотрены особенности регионального мониторинга, физические основы дистанционного зондирования, средства получения информации для космического мониторинга.

Общая постановка проблемы

Развитие технических средств дистанционного зондирования, совершенствование средств приема, хранения и обработки материалов аэрокосмических съемок и других данных дистанционного зондирования позволили подойти к практическому созданию систем мониторинга различного уровня для решения широкого круга задач. Для России с ее огромной территорией особое значение имеют системы регионального мониторинга, основанные на использовании космических снимков.

В настоящее время стало реальностью создание действующих систем мониторинга на основе космических съемок различного уровня разрешения. В связи с этим актуальной является задача совершенствования методов обработки снимков, повышение достоверности и дешифрирования для решения широкого круга задач регионального мониторинга.

Системы мониторинга

Системы мониторинга основываются на количественном подходе в дистанционном зондировании, который активно развивается с начала 80-х годов XX века. Развитию этого метода посвящены работы Арманда H.A., Асмуса В.В, Журкина И.Г., Копылова В.Н., Лупяна Е.А, Пяткина В.П., Сойфера В.А., Чочии П.А., Ярославского Л.П. и др. В настоящее время разработаны основы методов цифровой обработки многозональных космических снимков, созданы специальные программные комплексы (ENVI, ERDAS Imagine, ER MAPPER, EASY PACE и др.). Направление исследований в области обработки материалов космических съемок смещается в сторону разработки методик и технологий для эффективного решения конкретных задач, основанных на использовании стандартных алгоритмов и программ.

При дешифрировании объектов по многозональным снимкам основным признаком является спектральная яркость объекта, зафиксированная в виде значения яркости цифрового изображения. Для повышения надежности распознавания объектов необходимо устранить или снизить влияние факторов, которые не связаны собственно с исследуемым объектом, а определяются условиями съемки.

При исследовании объектов определенного класса, проведении периодических наблюдений и аэрокосмических съемок возникает ряд условий, позволяющих создать методики, существенно улучшающие качество дешифрирования снимков. Поэтому требуется разработка специализированных методик и технологий автоматизированного дешифрирования аэрокосмических снимков в системах мониторинга природных и техногенных объектов, учитывающих особенности исследуемых объектов и территорий.

Цель и задачи исследования.

Цель работы состоит в повышении эффективности системы регионального мониторинга по космическим снимкам на основе использования эталонов, учитывающих особенности исследуемых территорий.

Для достижения поставленной цели необходимо:

- выявить особенности решения задачи дешифрирования объектов на космических снимках в целях мониторинга с учетом возможностей современных систем дистанционного зондирования;

- разработать методики создания и использования эталонов при автоматизированном дешифрировании многозональных снимков;

- выполнить исследование предложенных методик по реальным снимкам;

- разработать технологическую схему использования предложенных методик в целях проведения комплексного регионального мониторинга.

Методы и средства исследований.

При выполнении исследований использовались методы цифровой обработки изображений, линейной алгебры, численного и физического моделирования, цифровой фотограмметрии.

Отработка методик и технологических схем комплексного регионального мониторинга проводилась по цифровым снимкам, а также по космическим снимкам, полученным спутниковыми системами Landsat - 7, Spot- 4, Quick Bird II, Салют (МКФ - 6), Метеор, Ресурс - 01 №3 (МСУ - Э, МСУ - СК). В качестве программного обеспечения использовались пакеты программ цифровой обработки информации: ERDAS Imagine 8.7, Mapinfo 7.5, ENVI 4.2.

Выводы

Основные результаты исследований, проведенных в данной работе следующие:

1) выполнен анализ современных средств дистанционного зондирования, методов и алгоритмов цифровой обработки аэрокосмических снимков и других данных дистанционного зондирования, используемых при аэрокосмических исследованиях и проведении регионального мониторинга природных объектов;

2) выявлены особенности решения задачи дешифрирования космических снимков в целях мониторинга с учетом возможностей современных систем дистанционного зондирования;

3) разработана методика создания эталонов для автоматизированного дешифрирования многозональных снимков, основанная на нормировании яркостей цифровых изображений и использовании единого эталона для дешифрирования серии снимков;

4) разработана методика использования картографических материалов, позволяющая повысить степень распознавания объектов на многозональных снимках;

5) разработана методика использования системы базисных собственных векторов корреляционной матрицы измерений яркостей в соседних каналах в качестве индикаторов изменения ситуации на данном участке местности;

Список использованной литературы

1. Экологический мониторинг. Методы биомониторинга Текст.: Учеб. Пособие. Ч. 1 / Под ред. проф. Гелашвили Д.Б. Н.Новгород: ННГУ, 1995.-192 с.

2. Батищев, Ю.А Региональная система мониторинга окружающей среды и поддержки управленческих решений: принципы построения и планирования эксперимента Текст. / Ю.А. Батищев, М.Г. Булатов.- Владим. гос. ун-т. Владимир, 2000.-32 с.

3. Козориз, М. Д. Технология создания цифровых карт для инвентаризации нефтеразработок Текст./ М. Д. Козориз // Геодезия и картография. 2002. -№11.- С.45-48.

4. Бондур, В.Г. Результаты исследований антропогенных загрязнений прибрежных акваторий по радиолокационным космическим изображениям Текст. / В.Г. Бондур, Д.Ц. Литовченко, С.А. Старченков //Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. 1999. - №3. - С.48-96.

5. Поцелуев, A.A. Дистанционные методы исследования окружающей среды Текст.: учеб. пособие для вузов./А.А. Поцелуев, В.В.Архангельский. Томск: СТТ, 2001 .-184 с.

6. Коробкин, В.И. Инженерная геология и охрана природной среды Текст.: учеб. для вузов / В.И. Коробкин, A.B. Передельский. Ростов-на-Дону: Рост. Ун-т, 2003. - 352 с.