Анализ генерализации спектральных характеристик ландшафтов на космических снимках мелкого, среднего и крупного пространственного разрешения

Неотъемлемым свойством наземных экосистем является их иерархическая структурированность и гетерогенность. Эти свойства отчетливо проявляются на космических снимках различного пространственного разрешения: от мелкомасштабных (MODIS) и среднемасштабных (Landsat, Spot) до крупномасштабных (Quick Bird). Сложно организованные природно-территориальные комплексы (ПТК) формируют на цифровых изображениях смесь спектральных откликов различной яркости, что не позволяет в рамках автоматической обработки ДДЗ решать задачу стандартными методиками разграничения анализируемой площади по классам однородных полей. Предлагаемая нами технология позволяет анализировать гетерогенные ПТК со сложной пространственной организацией на различных иерархических уровнях методами ГИС и ДЗ. Она базируется на использовании баз геоданных, включающих унифицированные по междисциплинарному стандарту геолого-геоморфологические, почвенные и ботанические характеристики наземных экосистем. Комплексная технология включает обработку космоснимков разного пространственного разрешения методами управляемых классификаций, плотностной анализ территориальных неоднородностей, моделирование генерализации спектральных характеристик путем интерполяции с использованием сеточных моделей (с использованием программных пакетов ENVI и ArcGIS). Данная технология позволяет анализировать вклад различных составляющих ландшафта в его спектральный отклик на космических снимках и моделировать возможные изменения ПТК при изменении одного или нескольких компонентов среды.
Разработка и апробация комплексной технологии проводилась на протяжении нескольких лет на различных полигонах юга Сибири. Разработанная технология реализуется однотипно для космических снимков всего масштабного ряда и соответственно для всех уровней организации наземных экосистем. Проведенные исследования показали, что при генерализации спектральные характеристики снимков мелкого разрешения зависят от степени пространственной и спектральной неоднородности снимков крупного разрешения. Форма спектральной кривой на снимке мелкого пространственного разрешения зависит от процентного соотношения ландшафтов, составляющих пиксель и форм их спектральных кривых. При переходе от снимков Quick Bird к снимкам Landsat различия в спектральных характеристиках минимальны, в то время как при переходе от снимка Landsat к снимку MODIS различия более значительные. Это обусловлено тем, что в большинстве случаев пиксель снимка MODIS включает гораздо большее количество разнородных ПТК, нежели пиксель снимка Landsat.
Работа выполнена в рамках интеграционного проекта СО РАН № 11.3, а также при поддержке РФФИ № 08-04-00055.