Автоматизация обработки данных самолетного гиперспектрального зондирования

Автоматизация обработки самолетных гиперспектральных изображений для решения региональных прикладных задач отрабатывалась на примере данных летных испытаний отечественной гиперспектральной камеры (ГСК) разработки НПО «Лептон», г. Зеленоград, которая устанавливалась на гиро-стабилизированную платформу вместе с аппаратурой аэрофотосъемки, системой глобального спутникового позиционирования и других измерительных комплексов при облетах выбранной тестовой территории Тверской области. Спектральное разрешение ГСК для длин волн от 400 нм до 1000 нм - около 1 нм в коротковолновых каналах и 5-10 нм в длинноволновых каналах. Для тестовой территории самолетных маршрутов проводились наземные лесотаксационные, геоботанические, лесотипологические и другие описания для анализа регистрируемых спектральных плотностей энергетической яркости (СПЭЯ), привязанных к соответствующим классам лесной растительности разного породного состава и возраста.
При пространственном разрешении ГСК около 1 м для высот аэросъемки около 2 км изображения лесного полога имеют характерную текстуру, которую составляют перемежающиеся освещенные и затененные участки крон, а также межкроновые просветы. Регистрируемые СПЭЯ освещенных участков определяются в основном оптическими свойствами кроны, текущими атмосферными условиями и высотой Солнца в момент съемки. При этом ГСК обеспечивает достаточно высокие значения отношений «сигнал/шум». Отражение солнечного излучения затененными участками крон происходит более сложным образом. Здесь становится существенным многократное рассеяние света внутри кроны и спектральные свойства подстилающей поверхности. Уровень сигнала ГСК здесь значительно ниже, чем для освещенных фитоэлементов лесной растительности. Возрастает влияние собственной шумовой составляющей аппаратуры на формирование СПЭЯ.
По данным гиперспектральной аэросъемки, проведен анализ и систематизация отдельных информационных слоев (пиксели, охватывающие освещенные, затененные и переходные участки крон) регистрируемых СПЭЯ для сравнительно однородных лесных выделов разного породного состава и возраста на тестовой территории. Показаны условия формирования этих слоев и общие тенденции изменений СПЭЯ для этих выделов. На основе проведенных исследований обоснованы оптимальные наборы каналов, используемых гиперспектральной аппаратуры для распознавания разных типов природно-техногенных объектов, включая лесную растительность.
Исследования проводятся при финансовой поддержке грантов РФФИ 11-07-00382, 11-07-12006_офи_м и ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы, г/к № П349 и № 14.740.11.1091.