Алгоритмическое и программное обеспечение технологии восстановления параметров состояния природных объектов по их многоспектральным космическим изображениям

Разрабатываются методы, алгоритмы и расчетные программы решения задач распознавания образов природных объектов и количественной оценки параметров состояния почвенно-растительного покрова по многоспектральным аэрокосмическим изображениям. Основу развития предлагаемого подхода составляют модели описания формирования уходящего излучения, регистрируемого аппаратурой дистанционного зондирования, и обращения основного функционала многоспектральных яркостей. Решение прямой задачи нахождения расчетного функционала позволяет сформировать базу спектральных образов соответствующих объектов на разных уровнях атмосферы и представлено в виде «книги», отдельные «страницы» которой в применении к почвенно-растительному покрову характеризуют степень заполнения поля зрения аппаратуры зеленой фитомассой растительности. Решение обратной задачи восстановления параметров состояния зондируемых объектов сводится к поиску наилучшего соответствия между текущими данными многоспектрального зондирования и результатами модельных расчетов. При обработке многоспектральных изображений сначала производится распознавание наблюдаемых объектов по пороговым уровням регистрируемой интенсивности излучения с использованием характерных мод гистограмм, другим характерным признакам математического описания образов; выделяются классы «растительность», «водоемы», «облачность», «почвогрунты» как совокупность объектов дорожно-транспортной сети, населенных пунктов и т.п. Затем для элементов разрешения, относящихся к классу «растительность» осуществляется преобразование данных многоспектрального зондирования в параметры состояния различного типа экосистем (лесные, болотные, луговые, сельскохозяйственные и др.). Одним из таких параметров является объем зеленой фитомассы растительности, который в результате предлагаемых преобразований восстанавливается для каждого элемента разрешения класса «растительность» наряду с определением типа растительности и типа подстилающей поверхности для этих элементов. В применении к лесной растительности при обращении функционала используется специальная программа минимизации расстояния между пересечениями кривых интенсивности уходящего излучения для разных каналов и значениями объема фитомассы растительного покрова в координатной плоскости «плотность лесного полога – ажурность крон деревьев». Для других типов растительности используется аналогичная процедура поиска решений обратной задачи в указанной координатной плоскости. Элементы предлагаемой технологии обработки многоспектральных изображений по данным абсолютно калиброванной аппаратуры дистанционного зондирования ориентированы на использование высокопроизводительных многопроцессорных вычислительных систем при решении прикладных задач аэрокосмического мониторинга земной поверхности.