Подготовка опорной выборки для классификации лесов России по спутниковым данным Terra-MODIS

Периодическая оценка покрытой лесом площади, породной структуры лесов являются важными задачами для устойчивого управления лесными ресурсами страны. Решение этих задач возможно благодаря использованию современных спутниковых систем, обеспечивающих ежедневное наблюдение земной поверхности из космоса. Источником информации о пространственном распределении лесного покрова может служить карта лесов, периодически создаваемая по данным спутниковой съемки на всю территорию России.
В рамках научно-исследовательских программ Российской академии наук ЦЭПЛ РАН и ИКИ РАН проводят исследования с целью разработки автоматизированной технологии картографирования растительного покрова по изображениям спектрорадиометра MODIS среднего пространственного разрешения. В основе технологии лежит локально-адаптивный алгоритм управляемой классификации серии спутниковых изображений. Особенности и детали технологии создания цифровой карты растительности по данным Terra-Modis приводились в докладах сотрудников ИКИ РАН на предыдущей конференции.
Необходимым этапом технологии классификации изображений является формирование однородных в спектральном отношении обучающих выборок основных классов карты растительности. С этой целью была разработана методика подготовки опорной выборки классов для классификации лесов России. Методика включает несколько шагов, а именно:
 локализации изображения территории, на которую формируется опорная выборка и подготовка вспомогательных данных (карты наземных экосистем Северной Евразии 2000 года, карты лесов России 1990 года, данных учета лесного фонда и лесоинвентаризации, изображений высокого разрешения и т.п.);
 подбор спектральных каналов разносезонных изображений MODIS для визуальной интерпретации класса на снимке;
 кластерный анализ помесячных и сезонных композитных изображений MODIS с целью создания предварительной маски опорных пикселов класса, оценки его спектральной разделимости относительно других классифицируемых объектов и определение наиболее информативных спектральных каналов разносезонных изображений;
 уточнение опорной выборки на основе фильтрации пикселей, яркости которых находятся за границами одного стандартного отклонения от среднего значения в многомерном пространстве спектральных каналов
 визуальная оценка опорной выборки с использованием различных комбинаций спектральных каналов помесячных и сезонных композитных изображений MODIS
 ручная коррекция опорной выборки (при необходимости) и включение ее единую базу опорных данных для последующей классификации изображений

Методика была апробирована на классе растительности «кедровый стланик». В процессе исследований была проведена оценка достоверности выборки на тестовом участке с использованием космических снимков высокого разрешения сенсора ETM+ спутника Landsat 7.