Материалы 21-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
Москва, ИКИ РАН, 13–17 ноября 2023 г.

(http://conf.rse.geosmis.ru)

XXI.F.496

Создание масок пахотных земель по данным спутниковых наблюдений с использованием алгебры изображений

Антошкин А.А. (1), Кашницкий А.В. (1), Руткевич Б.П (1), Трошко К.А. (1)
(1) Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Мониторинг пахотных земель предполагает отслеживание изменений в использовании и состоянии этих земель в различные периоды времени. Одним из важных направлений для оптимизации ведения сельского хозяйства является получение актуальных и исторических карт пахотных земель. В частности, эти данные могут быть применены, при проведении проверок на использование земель сельскохозяйственного назначения в соответствии с законодательством Российской Федерации, при реализации госпрограммы по эффективному вовлечению в оборот земель сельскохозяйственного назначения.
В докладе рассматривается подход для построения масок пахотных земель по данным спутниковых наблюдений с использованием алгебры изображений. Выделение обрабатываемых пахотных земель осуществляется исходя из предположения, что для них характерна резкая смена значений вегетационного индекса NDVI (Normalized Difference Vegetation Index, нормализованный разностный вегетационный индекс) в течение одного или нескольких вегетационных периодов, в то время как другим типам объектов свойственен другой характер изменения индекса с течением времени (например, для антропогенных объектов и объектов гидрографии характерны постоянно низкие значения индекса, а для естественной растительности, напротив, – постоянно высокие). В основе предложенного алгоритма лежит потоковая обработка большой серии спутниковых изображений (как сцен спутниковых данных, так и композитных изображений, полученных по данным разных приборов с разной периодичностью (Кашницкий и др., 2022; Плотников и др., 2022)), алгоритм реализован на языке Python с использованием модуля gdal. Правила выделения объектов разного типа (пахотных земель и др.) записываются в виде выражения, включающего описание диапазонов значений NDVI, которые характерны для выделяемых групп объектов во времени. Границы диапазонов NDVI для отработки подхода на тестовых регионах подобраны экспертом в соответствии с географическим положением регионов, характером использования пахотных земель и различием в используемых спутниковых данных.
Дальнейшая работа над методом направлена на фильтрацию ошибок и уточнение результатов, а также на масштабировании результатов на всю территорию страны.
Работа выполнялась в рамках темы Министерства науки и высшего образования Российской Федерации «Мониторинг» (госрегистрация № 122042500031-8).
Работа проводилась с использованием возможностей ЦКП «ИКИ-Мониторинг» (Лупян и др., 2019), включая УНУ "Вега - Science" (Лупян и др., 2021).

Ключевые слова: дистанционное зондирование Земли, временные серии изображений, алгебра изображений, пахотные земли
Литература:
  1. Кашницкий А.В., Бурцев М.А., Прошин А.А. Технология создания безоблачных композитных изображений по данным спутников серии Sentinel-2 // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2022. Т. 19. № 5. С. 76-85. DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-5-76-85.
  2. Лупян Е.А., Прошин А.А., Бурцев М.А., Кашницкий А.В., Балашов И.В., Барталев С.А., Константинова А.М., Кобец Д.А., Мазуров А.А., Марченков В.В., Матвеев А.М., Радченко М.В., Сычугов И.Г., Толпин В.А., Уваров И.А. Опыт эксплуатации и развития центра коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа спутниковых данных (ЦКП «ИКИ-Мониторинг») // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 3. С. 151-170. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-3-151-170.
  3. Лупян Е.А., Прошин А.А., Бурцев М.А., Кашницкий А.В., Балашов И.В., Барталев С.А., Бриль А.А., Егоров В.А., Жарко В.О., Константинова А.М., Кобец Д.А., Мазуров А.А., Марченков В.В., Матвеев А.М., Миклашевич Т.С., Плотников Д.Е., Радченко М.В., Стыценко Ф.В., Сычугов И.Г., Толпин В.А., Уваров И.А., Хвостиков С.А., Ховратович Т.С. Система "Вега-Science": особенности построения, основные возможности и опыт использования // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 6. С. 9-31. DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-6-9-31
  4. Плотников Д.Е., Колбудаев П.А., Матвеев А.М., Лупян Е.А., Прошин А.А. Восстановление временных серий ежедневных значений дистанционных характеристик растительного покрова на основе LOWESS по данным различных спутниковых систем // Информационные технологии и нанотехнологии (ИТНТ-2022) : сб. тр. по материалам VIII Междунар. конф. и молодеж. шк. (г. Самара, 23 - 27 мая), 2022. Т. 2: Информационные технологии дистанционного зондирования Земли. С. 023152.

Презентация доклада

Видео доклада



Ссылка для цитирования: Антошкин А.А., Кашницкий А.В., Руткевич Б.П., Трошко К.А. Создание масок пахотных земель по данным спутниковых наблюдений с использованием алгебры изображений // Материалы 21-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2023. C. 350. DOI 10.21046/21DZZconf-2023a

Дистанционное зондирование растительных и почвенных покровов

350