Создание масок пахотных земель по данным спутниковых наблюдений с использованием алгебры изображений

Мониторинг пахотных земель предполагает отслеживание изменений в использовании и состоянии этих земель в различные периоды времени. Одним из важных направлений для оптимизации ведения сельского хозяйства является получение актуальных и исторических карт пахотных земель. В частности, эти данные могут быть применены, при проведении проверок на использование земель сельскохозяйственного назначения в соответствии с законодательством Российской Федерации, при реализации госпрограммы по эффективному вовлечению в оборот земель сельскохозяйственного назначения.
В докладе рассматривается подход для построения масок пахотных земель по данным спутниковых наблюдений с использованием алгебры изображений. Выделение обрабатываемых пахотных земель осуществляется исходя из предположения, что для них характерна резкая смена значений вегетационного индекса NDVI (Normalized Difference Vegetation Index, нормализованный разностный вегетационный индекс) в течение одного или нескольких вегетационных периодов, в то время как другим типам объектов свойственен другой характер изменения индекса с течением времени (например, для антропогенных объектов и объектов гидрографии характерны постоянно низкие значения индекса, а для естественной растительности, напротив, – постоянно высокие). В основе предложенного алгоритма лежит потоковая обработка большой серии спутниковых изображений (как сцен спутниковых данных, так и композитных изображений, полученных по данным разных приборов с разной периодичностью (Кашницкий и др., 2022; Плотников и др., 2022)), алгоритм реализован на языке Python с использованием модуля gdal. Правила выделения объектов разного типа (пахотных земель и др.) записываются в виде выражения, включающего описание диапазонов значений NDVI, которые характерны для выделяемых групп объектов во времени. Границы диапазонов NDVI для отработки подхода на тестовых регионах подобраны экспертом в соответствии с географическим положением регионов, характером использования пахотных земель и различием в используемых спутниковых данных.
Дальнейшая работа над методом направлена на фильтрацию ошибок и уточнение результатов, а также на масштабировании результатов на всю территорию страны.
Работа выполнялась в рамках темы Министерства науки и высшего образования Российской Федерации «Мониторинг» (госрегистрация № 122042500031-8).
Работа проводилась с использованием возможностей ЦКП «ИКИ-Мониторинг» (Лупян и др., 2019), включая УНУ "Вега - Science" (Лупян и др., 2021).