Определение кромки ледового покрова Дальневосточных морей с использованием сверточных нейронный сетей по данным прибора МСУ-МР спутника Метеор-М № 2

Акватории Дальневосточных морей являются одной из основных транспортных артерий Дальневосточного региона. Практически все виды хозяйственной деятельности на морях в регионе во многом зависят от знания ледовой обстановки. Группу Дальневосточных морей России составляют воды Берингова, Охотского и Японского морей, акватории которых каждый год покрываются однолетним льдом, имеющим местное происхождение. Наличие сезонного ледового покрова во многом сдерживает развитие региона. Космическая съемка предоставляет уникальную информацию для картирования ледовой обстановки.
В различных спектральных диапазонах лед имеет разные значения коэффициента поглощения. Также известно, что атмосфера имеет разные характеристики для различных широт. Например, в северных широтах низкая влажность воздуха и разность температур воздух–вода велика. Лед является сложной структурой и его параметры сильно зависят от времени года, освещенности и широты. Поэтому существующие алгоритмы по определению границы льда и его характеристик, которые в основном разработаны для полярных районов, не могут быть применены к акваториям Дальневосточных морей, находящихся в средних широтах. В настоящей работе определение границ ледового покрова осуществляется с использованием сверточной нейронной сет по данным прибора МСУ-МР. Изображение классифицируется по трем классам – лёд, лёд под дымкой, вода. Обучающая выборка набиралась опытными специалистами-дешифровщиками Дальневосточного центра НИЦ «Планета». Эмпирическим методом был установлен достаточный набор параметров для нейронной сети, а также определен необходимый размеры текстур.
Валидация карт, полученных с помощью вышеупомянутого классификатора по данным прибора МСУ-МР, проводилась по данным карт с прибора MODIS (MOD10) и по карт-схемам ледовой обстановки, составленных специалистами Дальневосточного центра НИЦ «Планета» в соответствии с международной номенклатурой ВМО по морскому льду и которые принимались за эталон. При сравнении с картами MODIS точность составила 94.9%, с эталонными – 96.7%. При этом стоит отметить, что границы ниласа на картах MODIS отсутствуют.
Разработанный авторами метод определения границ ледового покрова может быть использован в дальнейшем для построения тематических карт по данным прибора МСУ-МР в автоматическом оперативном режиме.