Технология мониторинга борщевика сосновского в Ленинградской области с онлайн геопортальной поддержкой

В последние годы угроза распространения борщевика Сосновского на территории Российской Федерации стоит крайне остро. Данный вид растений постепенно вытесняет другие виды, занимая все новые и новые площади. Борщевик представляет опасность для животных и человека, т. к. вызывает ожоги и ряд болезней. Планируемая к использованию в кормопроизводстве культура, распространение которой поддерживалось на государственном уровне Сталиным, Хрущевым и Брежневым, а ныне крайне ядовитый сорняк, разрастается вдоль дорог, на незасеянных землях и полях.
Для анализа растительности по спутниковым снимкам широкое распространение получила группа спектральных преобразований и отношений, называемая индексами вегетации. Как показали проведенные исследования, существующие на сегодняшний день вегетационные индексы, не дают возможности выявить ареал распространения борщевика Сосновского. Однако визуальный анализ снимков космического аппарата (КА) RapidEye позволил определить комбинации каналов, при которых борщевик выделяется по цвету на окружающих его площадях.
Просмотр каналов в отдельности не привел к положительному результату, однако различные компоновки RGB-изображения, в которых участвовали все пять спектральных диапазонов, позволили ярким контрастным цветом отделить ареал произрастания борщевика от антропогенных объектов и других видов растительности. Разработанный индекс борщевика Сосновского, названный индексом инвазивных форм растительности (Invasive Plants Index - IPI), является нормализованным. Коэффициенты формулы были подобраны в результате визуального дешифрирования эмпирическим путем.
Операция нормализации производится для того, чтобы получить значения в заведомо известном диапазоне, и как следствие, используется для расчета унифицированного количественного показателя, проведения пороговой обработки, составления шкалы цветовой окраски.
Для расчета индекса IPI использовались снимки КА RapidEye на всю территорию Ленинградской области (ЛО) за 2009-2013 годы (с июня по сентябрь) при наличии как минимум двух различных снимков на заданный участок. Апробация результатов (маршрутные исследования и материалы наземной съемки) для рассмотренной территории, а также ряд исследований во Всеволожском и Лужском районах ЛО, показала высокую достоверность. Таким образом, можно утверждать, что представленный метод дешифрирования борщевика Сосновского может быть применим для его регулярного мониторинга по всей Ленинградской области.
В рамках выполнения научно-исследовательской работы авторы данной статьи создали программное обеспечение и получили свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014612148 от 20.02.2014 «Программа расчета индекса NDVI для большинства современных космических систем в среде ERDAS IMAGINE®», позволяющей рассчитать вегетационные индексы для различных комических аппаратов дистанционного зондирования Земли, а также индекс IPI для спутника RapidEye.
Результаты расчетов индекса борщевика Сосновского по мере поступления новой космической съемки предполагается публиковать в геопортале «ЦНИИ РТК» при помощи веб-картографического инструментария Scanex GeoMixer. Геопортальный проект доступен для просмотра любому пользователю по адресу http://kosmos.rtc.ru/api/index.html?KSJ2R.