Метод автоматической фильтрации зашумленных спутниковых наблюдений для решения задач дистанционного объектного мониторинга

Для задач мониторинга и изучения различных природных и антропогенных объектов в Институте космических исследований (ИКИ РАН) была разработана специальная технология, основанная на автоматизированном расчёте различных характеристик таких объектов с использованием спутниковых данных (Константинова и др., 2021; Лупян и др., 2020). Технология рассчитана на организацию мониторинга объектов, представляющих собой «однородные» участки, состояние которых может описываться набором некоторых осредненных по их площади характеристик. Такими объектами могут, например, быть поля, однородные участки леса, водные объекты и т.д. Созданная технология позволяет организовывать автоматизированную обработку и анализ временных рядов различных характеристик объектов, оценку которых можно получить на основе спутниковых данных. Одной из проблем формирования таких рядов является организация автоматической фильтрации некорректных данных, возникновение которых связано, в первую очередь, с наличием на обрабатываемых спутниковых изображениях облачности, закрывающей объект. Организация такой фильтрации может быть затруднена в случаях, когда не удается обеспечить надежное автоматическое выделение облачности. В работе представлен алгоритм, который позволяет осуществлять автоматическую фильтрацию и в такой ситуации. Он основан не на анализе наличия облачности в отдельных пикселах, а на интегральной оценке наличия облачности в окрестности наблюдаемого объекта и поиске порогов процентного покрытия облачностью такой окрестности, при превышении которых значения характеристик объекта, рассчитанных по таким данным, почти заведомо будут сбойными. В докладе проведён анализ и показана возможность выбора оптимальных пороговых значений, которые бы позволяли обеспечивать фильтрацию максимального числа сбойных наблюдений при обеспечении минимального числа пропусков (фильтрации) безоблачных данных. В докладе также приводятся примеры использования предложенного алгоритма фильтрации для формирования рядов наблюдений характеристик объектов, расположенных в регионах с различными условиями наблюдения. Также приведено сравнение результатов работы предложенного метода фильтрации с результатами других методов фильтраций, в частности, с результатами фильтрации выбросов в ряду значений характеристик объекта.
Работа выполнена при поддержке темы «Мониторинг» (госрегистрация № 122042500031-8) c использованием ресурсов ЦКП «ИКИ-Мониторинг» (Лупян и др. 2019).