Спектральная библиотека растительности дельты р. Селенга

Совместными усилиями лаборатории аэрокосмических методов кафедры картографии и геоинформатики и кафедры рационального природопользования географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова уже несколько лет ведутся работы по созданию спектральной библиотеки, реализуемой на Геопортале МГУ.
Цель настоящего исследования - создание спектральной библиотеки растительного покрова дельты р. Селенга, которую можно использовать в качестве основы при составлении карт водной и наземной растительности района.
В 2015 г. были проведены полевые работы в районе дельты р. Селенги на юго-восточном берегу озера Байкал. Предварительно, до начала полевых работ, проводилось предварительное дешифрирование ключевых участков для наземных измерений, по снимкам SPOT 6 за август 2014 г. Были выбраны участки с максимальным разнообразием достаточно крупных контуров наземной и водной растительности, легко доступных из судоходных проток. р. Селенга. На 14 выбранных ключевых площадях были составлены предварительные схемы автоматизированного и визуального дешифрирования.
Непосредственно на местности проводился выбор образцов для спектрометрирования, по возможности монодоминантных и с высоким проективным покрытием доминирующего вида. Предпочтение отдавалось видам растений, занимающим большие площади. Для высоких травянистых (тростник) и древесных видов (ива) выполнялось контактное спектрометрирование листовой поверхности.
Измерения проводились гиперспектрорадиометром FieldSpec3 Hi-Res фирмы ASD Inc. сериями по десять измерений каждого образца (результаты в каждой из серий осреднялись по 25 индивидуальным измерениям). До и после измерения образца измерялась калибровочная панель с коэффициентом спектральной яркости (КСЯ) 0,95. Также выполнялось фотографирование образца с высоты сенсора, фотоаппаратом с известным полем зрения, фиксировалась высота инструмента, название и состав образца, в файл измерений автоматически заносились географические координаты и время измерений.
В результате полевых работ в дельте р. Селенги было получено и каталогизировано в спектральную библиотеку 84 образца, включая 51 образец наземной и 27 образцов водной растений, 6 образцов песчаного грунта (разной влажности, цвета, с разреженным и лишенным растительного покрова).
По побережью и на акватории оз. Котокель (вблизи побережья оз. Байкал в 70 км восточнее дельты Селенги) было дополнительно измерено 19 образцов, включая 5 – наземных и 14 водных растений. Они также включены в библиотеку.
Таблица метаданных образцов включает в себя исчерпывающую информацию на русском, английском языках, по условиям съемки, географическому положению, описанию объекта исследований и его состоянию, а также ассоциированным графическим и иллюстративным файлам.
Кроме образцов отдельных видов, в полученной базе данных есть серии образцов, позволяющие характеризовать условия произрастания видов и влияние этих условий на спектральные характеристики. Так, измерено 11 образцов многолетнего водного растения трех видов рдеста. Наибольшее влияние на спектральные характеристики водных растений оказывает глубина их погружения под воду и проективное покрытие.
Онлайн-вариант спектральной библиотеки на Геопортале МГУ в данный момент находится в развитии: определяются пути оптимальной визуализации собранных данных. Планируется запустить онлайн-вариант по полученному набору данных осенью 2015 г., и начать активное использование полученных данных для коррекции и дешифрирования авиационных гиперспектральных снимков.
Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ 13-05-12061офи м, проекта Леман-Байкал, Фонда содействия сохранению озера Байкал, НИР по ФЦП «Охрана озера Байкал и социально-экономическое развитие Байкальской природной территории на 2012 – 2020 годы».