Анализ сходимости тематических классификаций растительного покрова по материалам аэро- спутниковых съемок разной детальности

Фундаментальность вопросов формирования изображений на аэрокосмических снимках разной степени детальности, определена прежде всего их привлечением для тематического картографирования, сравнительного анализа изменений при пространственно-временном моделировании, широким сопоставлением разномасштабной съемки при выполнении верификационных оценок полученных мультимасштабных карт. Снижение масштабов картографических работ и детальности используемых спутниковых изображений часто приводит к изменению преемственности отображения контуров объектов, изменяет их спектрально, искажает или нивелирует их присутствие («поглощается фоном») (Кравцова, 2014). Многие мелкоконтурные сочетания дисперсного распределения, а в случае использования материалов спутниковых изображений, имеющие существенные спектральные различия, служат и источником появления новых классов, за счет «смешивания» по составу классов земной поверхности. Часто это приводит к существенным расхождениям при анализе частотной или площадной представленности отдельных классов на тематических картах различного масштаба (Pflugmacher et al., 2011; Krankina et al., 2011). Высокая мозаичность и пространственная неоднородность растительных сообществ являются основными причинами, влияющими на результаты крупномасштабного картографирования фитоценозов, особенно тундровой зоны (Королева, Лашкарева, 2013).
Цель настоящей работы состояла в выполнении сравнительного анализа тематических классификаций (карты растительности), полученных по аэро- спутниковым изображениям разной детальности (0,04 ÷ 250 м). Для нивелирования погрешностей использовали изображения одной даты съемки (3-6 июля 2007) и каналы близких спектральных диапазонов (Qweekbird, Landsat, MODIS). Разделимость классов оценивалась с использованием величин преобразованной дивергенции, сходство тематических карт путем составления матриц неточностей с вычислением статистических показателей (общая сходимость, каппа и др.).
В большинстве сопоставлений можно говорить о слабой согласованности сравниваемых тематических карт разной детальности (ќ в интервале 0,21÷0,40). Для повышения достоверности получаемых тематических карт рекомендовано:
- разработку легенды карт проводить для групп фитоценозов, имеющих наиболее разделимые (статистически) классы;
- использовать многозональные (гиперспектральные) изображения, объединение для обработки разносезонных и данных различных сенсоров и диапазонов (в. т.ч. оптические и радиолокационные);
- корректно выбирать сигнатуры «чистых» классов, с использованием пошагового иерархического алгоритма классификации;
- использовать более детальные изображения с последующей генерализацией до требуемого масштаба по доминирующему классу.
Работа выполнена при поддержке программы фундаментальных исследований Президиума РАН «Живая природа» «Разнообразие растительного мира и почвенного покрова ландшафтов, перспективных для включения в состав объекта Всемирного наследия ЮНЕСКО «Девственные леса Коми» (проект № 15-12-4-1).