Топографическая нормализация данных дистанционного зондирования Земли при картографировании лесов

Топографическое влияние земной поверхности на отражательную способность является серьезным фактором, влияющим на точность результатов тематической обработки данных дистанционного зондирования в горных районах и областях с выраженным рельефом местности. В этой связи топографическая коррекция является одним из важнейших этапов предварительной обработки спутниковых.
Целью топографической коррекции является преобразование значений яркости отражения или излучения из наклонного положения в другую (обычно горизонтальную) поверхность. Это выполняется для того, чтобы одни и те же объекты с различными углами ориентации и наклона склона имели близкий спектральный отклик (Gao, 2008). За последние десятилетия для уменьшения влияния топографических эффектов было разработано множество различных подходов (Teilet et al., 1982, Gao, Zhang, 2008, Huang et al, 2005, Gu, Gillespie, 1998, Soenen et.al., 2005). С учетом ограниченности ламбертовской теории отражения, для коррекции влияния рельефа была предложена широко используемая модель Миннаерта (Smith, 1980), в которую введена эмпирическая константа. Модель, основанная на неламбертовской теории отражения, позволила существенно улучшить результаты коррекции. Тем не менее, значение эмпирической константы может зависеть от типа земного покрова, наклона склона и длины волны сенсора. В условиях наблюдения с высокими значениями зенитного угла Солнца, выбор единого значения величины эмпирической константы может привести к гиперкоррекции отдельных участков изображения.
Включение топографической нормализации данных дистанционного зондирования Земли в предварительную обработку временных рядов данных ДЗЗ (Барталев и др., 2011) позволяет снизить влияние мешающих факторов рельефа наблюдаемой местности. Эффективное решение этой задачи обеспечивает получение производных продуктов данных, характеризуемых более высоким уровнем качества с точки зрения удовлетворения требованиям методов спутникового картографирования растительного покрова (Барталев и др., 2015).
В работе представлены результаты исследования возможностей топографической коррекции данных спутникового прибора дистанционного зондирования Proba-V на территорию Приморского края с использованием модели Миннаерта. В ходе работы изучены вопросы влияния геометрии освещения покрытой лесом территории на выбор параметров модели. По результатам исследований построены разно сезонные композитные изображения для красного, NIR и SWIR спектральных каналов Proba-V. Коррекция влияния рельефа значительно улучшила качество изображений и расширила возможности их применения для картографирования и оценки количественных характеристик лесов.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект №14-17-00389) в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте космических исследований Российской академии наук.