Обнаружение усыханий хвойных лесов по авиакосмическим данным

Abstract

В статье представлены методики и результаты дистанционного оптического зондирования хвойных насаждений в различных стадиях усыхания с использованием данных лабораторных измерений, авиационной и космической съёмки. Описана спектральная аппаратура, используемая в наземных, авиационных и космических измерениях спектров и изображений образцов хвойных деревьев в различных стадиях усыхания. Один из подходов поиска и классификации усыхающей хвои состоит в различных вариантах генерации и использования изображений вегетационных индексов и классификации на их основе. Определены наиболее информативные вегетационные индексы, имеющие высокие значения коэффициентов корреляции со стадиями усыхания и применимые как для данных высокого спектрального разрешения, так и для мультиспектральных спутниковых снимков. Проводится сравнительный анализ погрешностей классификации при использовании в качестве исходных признаков состояния спектров отражения и вегетационных индексов, а также различных классификаторов (линейного дискриминантного анализа, Random forest и максимального правдоподобия). Показана более высокая точность классификации при использовании векторов вегетационных индексов высокой размерности вместо спектров отражения хвойных деревьев. Другой подход включает преобразование мультиспектральных изображений в исходном спектральном пространстве с целью усиления имеющихся спектральных различий и классификацию преобразованных изображений спектральной яркости. Разработанные методики демонстрируют возможность выявления очагов усыхания в хвойных лесах на основе обработки единовременных космических изображений среднего пространственного разрешения (10-30 м) в видимом и ближнем ИК-диапазонах спектра.