Методы анализа временных рядов спутниковых данных для классификации растительности на примере детектирования озимых культур и степных территорий

Сельское хозяйство является одним из важнейших отраслей экономики России. Выращивание озимых вносит существенный вклад в урожай сельскохозяйственных культур, особенно в южных областях страны.
Спутниковые данные, полученные с помощью радиометра MODIS, позволяют осуществлять мониторинг территорий, занятых под сельскохозяйственные нужды. Решению задач сельскохозяйственного мониторинга в наибольшей степени удовлетворяют данные радиометра в красном и ближнем ИК спектральных каналах с пространственным разрешением 250 м. Наличие временных рядов этих данных позволяет использовать методы анализа функций для классификации растительности.
Метод анализа спутниковых данных предполагает использование очищенных от влияния снега и облачности композитных изображений для построения временных рядов перпендикулярного вегетационного индекса PVI для каждого четырехдневного интервала наблюдений. При этом на основе совокупности пороговых критериев производится детектирование участков с характерным для озимых культур непрерывным ростом PVI в осенний период до момента образования снежного покрова. Однако временные ряды PVI для озимых культур и некоторых типов естественной растительности (например, степей) могут обладать схожими динамическими особенностями, что связано с зависимостью последней от температурного режима и наличия осадков. В работе предложен обучаемый корреляционный алгоритм детектирования участков степей, обладающих сходной динамикой временных рядов PVI в ближайшей окрестности.
Сравнение площадей выявленных озимых посевов с данными государственной статистики за 2002-2006 годы показывает, что полученные результаты правильно отражают существующие пространственные и временные тенденции.
Работа выполнена при поддержке проекта РФФИ № 07-07-12065-офи.