Разработка карты высот лесного покрова России на основе совместного использования продуктов обработки оптических и лидарных спутниковых данных ДЗЗ.

В последние годы все большее распространение получают спутниковые лидарные данные. Такие приборы, как ATLAS/ICESat-2 и GEDI, позволяют проводить непосредственные измерения высоты объектов земной поверхности, включая получение информации о вертикальной структуре растительности, на больших территориях. В то же время такие данные не обеспечивают непрерывного покрытия рассматриваемой территории. В настоящей работе исследуется возможность совместного использования продуктов обработки оптических данных MODIS и лидарных данных ICESat-2 для разработки карты высот лесов России.
Стандартный продукт ATL08 данных ATLAS/ICESat-2 предоставляет информацию о различных параметрах вертикальной структуры растительности, а также оценки их неопределенности. Эти параметры сравнивались с данными наземных измерений высоты леса на уровне выделов для выбора наиболее информативного параметра и оценки согласованности с наземными данными. Был выбран параметр h_canopy – 98 перцентиль высот крон деревьев на измеряемом участке земной поверхности. Разработан подход к предобработке данных ATL08 для формирования набора данных о средних значениях выбранного параметра на уровне пространственного разрешения MODIS с учетом неопределенность исходных лидарных измерений и неоднородности пикселя. Полученный набор данных использовался в качестве обучающей выборки.
В качестве признаков для оценки высоты использовались зимние композитные изображения отражательной способности покрытой снегом земной поверхности в красном и ближнем ИК диапазонах, а также ряд тематических продуктов (с информацией о типе растительности, преобладающей породе и показателях горизонтальной структуры лесов), разработанные в ИКИ РАН на основе данных MODIS (Барталев и др., 2016). Для моделирования высоты лесов применялась регрессия на основе случайных лесов с использованием локально-адаптивного подхода LAGMA, разработанного в ИКИ РАН (Bartalev et al., 2014).
Использование описанного подхода позволило сформировать экспериментальную карту средней высоты лесного покрова на территории России по состоянию на 2019 год с пространственным разрешением 250 м. Предварительный анализ точности указанной карты на основе сравнения с данными наземных измерений на уровне пробных площадей продемонстрировал значение среднеквадратического отклонения на уровне RMSE = 3,9 м.
Исследование выполнено в рамках проекта РНФ № 19-77-30015. Обработка данных ДЗЗ проводилась с использованием ресурсов ЦКП «ИКИ-Мониторинг» (Лупян и др., 2019), развиваемого и поддерживаемого в рамках темы «Мониторинг» (госрегистрация № 01.20.0.2.00164).