Использование гиперспектральных авиационных снимков для картографирования водной растительности дельты р. Селенги

Из 336 постоянных рек и ручьев, впадающих в Байкал, река Селенга является крупнейшей (около 50% стока всех впадающих рек и 90% привносимого твердого стока). В бассейне реки Селенги находится ряд крупных источников загрязнения воды (города Улан-Удэ, Улан-Батор, Дархан, Эрденет, разработки месторождений золота - Заамар и Бороо, угля - Шарынгол, Джидинский вольфрамово-молибденовый комбинат в г. Закаменск). Основным фактором очищения вод, привносимых в оз. Байкал, является фильтрация вод в обширной дельте р. Селенги, выступающей как естественный биофильтр, где задерживается больше 50% всех приходящих веществ. Основная доля тяжелых металлов, приходящих в дельту, задерживается в донных наносах и водной растительности.
Таким образом, целью исследования является идентификация и картографирование водной растительности дельты для последующего количественного анализа содержания тяжелых металлов в ней.
В рамках международного проекта Леман-Байкал (Швейцария-Россия) летом 2014 и 2015 г. были получены уникальные данные гиперспектральной съемки, которая велась с дельталета с помощью установленной платформы с камерой Headwall Photonics Micro Hyperspec VNIR camera (250 каналов, 400-900 нм).
Одновременно с полетами выполнялись наземные описания растительности и сбор фитомассы на эталонных участках. Для повышения достоверности классификации в 2015 г. на участках производилось спектрометрирование с помощью полевого спектрорадиометра ASD FieldSpec 3.
При классификации снимков были использованы обучающие выборки в точках описаний растительности и полученные спектры растений. Легенда карты водной растительности дельты р. Селенги включает в себя три класса: 1) растения, укореняющиеся в воде с плавающими листьями (Nuphar pumila, Nymphoides peltata); 2) растения, укореняющиеся на суше с надземными вегетативными и генеративными частями в условиях периодического затопления (Phragmites australis); 3) растения, укореняющиеся в воде и полностью погруженные в воду (Potamogeton sp., Myriophyllum sp.).
Для классификации был выбран метод спектрального угла, как наиболее подходящий для гиперспектральных снимков. Достоверность классификации была оценена с помощью описаний растительности и данных наземного спектрометрирования, полученных летом 2015 г.
Исследования выполнены при поддержке гранта РФФИ 13-05-12061офи м, проекта Леман-Байкал, Фонда содействия сохранению озера Байкал, ФЦП «Охрана озера Байкал и социально-экономическое развитие Байкальской природной территории на 2012 – 2020 годы».