Классификация водных объектов по спектрам, измеренным с борта МКС в космическом эксперименте "Ураган"

Abstract

В статье описаны результаты, полученные на основе обработки данных разновременных измерений изображений и спектров земной поверхности научной аппаратурой «Фотоспектральная система» (ФСС) с борта Международной космической станции по программе космического эксперимента «Ураган». Разработана новая методика классификации спектральных данных на основе метода главных компонент и корреляционного анализа, эффективная для классификации объектов, спектры отражения которых близки между собой как по форме, так и по абсолютным значениям, каковыми, в частности, являются зарегистрированные из космоса спектры водных акваторий различных морей и океанов ввиду очень малого вклада в них излучения водной поверхности и преобладающего вклада атмосферы. В отличие от традиционного применения преобразования главных компонент, когда для анализа оставляют несколько первых главных компонент, в предлагаемой методике исключается из анализа первая компонента (имеющая наибольшую дисперсию) и выполняется обратное преобразование в спектральное пространство, что позволяет учесть незначительные различия в спектрах объектов. Кроме того, вместо трудной для восприятия визуализации кластеров спектров в многомерном спектральном пространстве предложена наглядная визуализация классифицированных спектров в трёхмерном пространстве, построенном на основе взаимных корреляций спектров выборки. С использованием предложенной методики проведена классификация водных объектов земного шара (морей и океанов) по данным ФСС, которая продемонстрировала возможность дискриминации водных объектов по их спектрам отражения, что свидетельствует о существовании характерных спектральных особенностей акваторий различных морей.