Классификация состояний усыхания ели обыкновенной на основе спектров отражения

Abstract

Представлен метод классификации спектров отражения еловой хвои разных категорий здоровья, и проведена оценка качества классификации. Выбраны такие категории здоровья елей, которые включают в себя начальные стадии усыхания, что играет существенную роль для раннего детектирования очагов заболевания, когда затруднена классификация по визуальным критериям средствами дистанционного зондирования Земли. Предложен алгоритм необучаемой классификации и визуализации спектральных данных на основе корреляционного и кластерного анализа. С помощью разработанного программного обеспечения исследованы полученные в лабораторных условиях спектры отражения еловой хвои и интерпретированы результаты. В ходе анализа различных сочетаний параметров внутри предложенного алгоритма, а также комбинаций отдельных компонент алгоритма с известными методами классификации определена наиболее эффективная комбинация параметров и методов классификации (проекция спектров в пространство главных компонент, устранение влияния первой главной компоненты на спектры, метрика связывания кластеров Уорда и стандартизированная евклидова метрика для вычисления спектрального расстояния) для детектирования разных стадий заболевания елей. Ее использование позволило повысить показатель качества классификации F-score для 2-й категории здоровья (наиболее важная категория для задачи обнаружения усыхания на ранних стадиях) до 70,59 %.