Обнаружение выборочных рубок леса по теням на изображениях спутника РЕСУРС-П

Вырубка отдельных деревьев в лесу со сплошной кроной в средних широтах сопровождается появлением области тени в месте вырубки. Часто одновременно вырубленные деревья открывают доступ к солнцу для других деревьев, что резко повышает их яркость на изображениях. Если иметь два привязанных с пиксельной точностью и спектрально выровненных изображений, снятых в одно и то же время дня и под одним и тем же углом, а временной интервал между изображениями невелик, то анализ областей с появившейся увеличенной и/или уменьшенной яркостью должен позволить найти вырубку, либо упавшие деревьев. Появление затененного участка на более позднем изображении назовем прямой тенью, а более светлого – обратной. Такой анализ может выявлять исчезнувшие деревья и при редком лесе.
К сожалению, перечисленные условия обычно не выполняются, что приводит к огромному числу ложных обнаружений. Имея процедуру совмещения изображений с пиксельной точностью, можно проводить анализ прямых и обратных теней попарно на последовательности изображений, сравнивая их друг с другом. Попарные разницы яркостей с участием последнего по времени изображения, соответствующего появлению точечной рубки, должны в местах рубки стабильно обнаруживать прямые и/или обратные тени. На парах с изображениями до рубки стабильности наличия теней быть не должно. Это положение используется для фильтрации ложных обнаружений.
В работе представлены примеры использования данного подхода на изображениях прибора Геотон спутника Ресурс-П (пространственное разрешение - 0.7м). Изображения совмещались с пиксельной точностью, выравнивались по средней яркости и дисперсии. Настраивались пороги выделения прямых и обратных теней. Анализировались прямые и обратные тени совмещенных с пиксельной точностью изображений. Разбираются вопросы влияния на результат изменчивости зенитного угла солнца, угла съемки местности, временной изменчивости полога, неточностей совмещения изображений. Оцениваются размеры вырубок, которые можно уверенно идентифицировать. Подход разбирается на нескольких примерах рубок отдельных деревьев, подтвержденных представителями Фонда дикой природы.