АЛГОРИТМ ОБРАБОТКИ КОСМОСНИМКОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ PDF Печать

IV Международный симпозиум "Контроль и реабилитация окружающей среды" с.81-82. Томск, 2004.
С.М. Чивилев, В.А. Ляхова*, С.В. Корнева, И.В. Матвеев, А.А. Солодов, М.В. Прозорова, В.Г. Пчелинцев
ЗАО «Экопроект», * ОАО «Томскнефть» ВНК

 

Большой территориальный охват и сравнительно высокое разрешение сделали в настоящее время использование снимков поверхности Земли из космоса обычной методологической основой при различных экологических работах.

Наиболее доступными и достаточно качественными космоснимками сейчас можно считать цифровые изображения, сделанные американским спутником «Landsat-7». Эти фотографии можно купить у NASA, в центре «Center for Global Change and Earth Observations» http://landsat.org или у их российских посредников. Некоторые устаревшие космоснимки (4-6 летней давности) можно получить бесплатно с сервера Global Land Cover Facility .

Исходный комплект файлов включает в себя обычно 9 файлов в формате «TIFF». Изображения представлены в градациях серого цвета. В именах графических файлов в последних трех позициях указаны номера спектральных каналов (например, имя файла «L7NNN_NNN_B30.TIF» означает снимок в 3-ем спектральном канале). Каналы различаются спектральными диапазонами фотосъемки и разрешением. Первый, второй и третий каналы соответствуют видимой части спектра и имеют пространственное разрешение 30 м. Снимки остальных каналов (с 4-го по 8-ой) сделаны в инфракрасной части спектра. Разрешение четвертого, пятого и седьмого каналов – 30 м, шестого (обычно с двумя подканалами) – 60 м. Восьмой, панхроматический канал, захватывает широкий диапазон спектра (от 0.52 до 0.90 мкм), но обладает высоким пространственным разрешением – 15 м.

Таким образом, исходный комплект файлов можно уподобить конструктору, из которого необходимо собрать снимок с нужной для нас информацией. Существуют дорогостоящие специализированные программы для обработки данных дистанционного зондирования, например, «Erdas Imagine», но все описанные ниже процедуры можно выполнить с помощью многих редакторов растровой графики, например, с помощью «Adobe Photoshop». Сравнительно длительный период работы авторов (биологов и экологов) с различными космоснимками, позволил составить алгоритм обработки первичных спектральных снимков (рис. 1). Для оценки состояния природной среды (состояние растительного покрова, увлажненность территории, нарушенность естественных ландшафтов) удобнее использовать снимки в 4-ом, 5-ом и 3-ем каналах. Для проявления на итоговом синтетическом снимке более мелких структур мы используем снимок 8-го панхроматического канала более высокого разрешения. Предварительно необходимо придать 8-му каналу 30% прозрачности, а пиксельный размер графических файлов по 4-му, 5-му и 3-му каналам точно привести к пиксельным размерам 8-го канала.

Затем производится поочередное наложение 8-го (30% прозрачности) канала отдельным слоем на 4-й с последующим слиянием (объединением) слоев, то же делается с 5-м и 3-м каналами. Полученные три графических файла в градациях серого цвета служат основой для синтеза цветного изображения в системе цветопередачи RGB. Уровень яркости изображения 4-го канала определяет красный цвет и его оттенки, уровень яркости 5-го канала определяет зеленый цвет, а 3-го – синий.

После сведения трех каналов в одно цветное RGB-изображение, мы получаем цветную 8-битовую сцену территории с пространственным разрешением 15 м, объемом порядка 750 Mb (в несжатом состоянии).

Следующий шаг в подготовке изображения к работе требует использования картографической программы, например MapInfo. В этой программе растровое изображение привязывается (регистрируется) к местности, т.е. становится возможным определение географических координат любой произвольной точки. Регистрацию изображения можно сделать автоматически, с помощью служебного файла в проекции UTM, прилагаемого к исходному многозональному снимку. Зарегистрировать снимок можно и вручную, например, по гидрографическим объектам цифровой топографической карты местности.

Использование такой подготовки пяти космоснимков «Landsat-7» позволило нам получить исходные данные для построения комплекта тематических карт для лицензионных участков ОАО «Томскнефть» ВНК на севере Томской области общей площадью ок. 30000 км2. Для точного дешифрирование фотоматериалов были проведены полевые (геоботанические, почвенно-геохимические и зоологические) исследования.

Основой для создания комплекта тематических карт послужили созданные нами карты растительности в масштабе 1:100000. Биологическое и химическое опробование проводилось на каждом выделяемом по космоснимку цветовом сочетании изображения местности, которое соответствовало определенным растительным сообществам и почвам. За полевой сезон 2002 г. была проведена основная работа по дешифрированию снимков, а в 2003 г. было проведено уточнение полученных результатов. В итоге, на базе спутниковых снимков по предложенному алгоритму были созданы карты растительности, карты ландшафтно-геохимического районирования, карты почв и карты фаунистических комплексов.

Рисунок 1. Алгоритм обработки спутниковых фотоснимков «Landsat-7»

 

Материалы к докладу 525kb

 
Яндекс цитирования