Оценка точности и применимости космических снимков для создания цифровой модели рельефа заповедника «Белогорье»

В федеральных заповедниках проводятся многолетние комплексные научные исследования. Это обусловливает необходимость наличия достоверных и подробных данных о компонентах природной среды, в условиях перехода научных исследований на внедрение инструментов пространственного анализа и моделирования. Одним из ключевых факторов, определяющих структуру и динамику ландшафтов, является рельеф. Он влияет на формирование почв, распределение растительности, особенности микроклимата и гидрологического режима. Поэтому обеспеченность заповедников данными о рельефе является актуальной проблемой.
В современных условиях средством количественного анализа и пространственное моделирование выступают цифровые модели рельефа (ЦМР). ЦМР могут создаваться по различными данным — наземной топографической съёмкой, аэрофотосъёмкой, лазерным сканированием или обработкой космических снимков. Эти данные могут использоваться как по отдельности, так и комбинировано.
Заповедник «Белогорье» выполняет функции по сохранению и изучению лесостепных ландшафтов юга Среднерусской возвышенности и состоит из нескольких разрозненных кластеров, расположенных в Белгородской области. Несмотря на физико-географические различия между ними, преобладающими экосистемами являются лесные, степные и луговые. Для открытых (степных и луговых) участков, где отсутствует детальная наземная топографическая съёмка, перспективным источником данных для построения цифровой модели рельефа являются высокодетальные космические стереоснимки.
В данной работе была поставлена задача получить информацию о рельефе таких участков с помощью спутниковых данных. В качестве исходных материалов использовались стереоскопические снимки высокого разрешения со спутника SPOT-5, оснащённого датчиком HRS (High Resolution Stereoscopic). Этот датчик состоит из двух телескопов, обеспечивающих стереосъёмку с пространственным разрешением 10 м.
Обработка снимков выполнена фотограмметрическим методом на основе технологии Structure from Motion (SfM), позволяющей по стереопаре восстанавливать трёхмерную геометрию местности и определять положение камер в пространстве. Для построения ЦМР использовалась одна стереопара, полученная в осенне-зимний период, когда минимальный растительный покров снижает искажения рельефа.
Полученная модель требовала дополнительной коррекции для снижения плановых и высотных погрешностей. С этой целью вручную были заданы опорные точки, координаты которых были взяты с топографических карт масштаба 1:10 000. Их использование позволило значительно повысить точность привязки и уточнить значение высот.
В результате была создана цифровая модель рельефа для участков, ранее не охваченных детальной топографической съёмкой. Полученные данные планируется использовать при актуализации почвенных и геоботанических карт для согласования границ выделов с морфологическими элементами рельефа.

Работа подготовлена в рамках темы Государственного задания № FMWS-2024-0009 «Разработка методов геоинформационного анализа, картографирования и дистанционного мониторинга компонентов природной среды и антропогенных объектов».