Маніторынг расліннага пакрыцця на аснове гіперспектральнай тэхналогіі дыстанцыйнага зандзіравання

У тэхналогіі дыстанцыйнага зандзіравання індэксы расліннасці з'яўляюцца распаўсюджанымі метадамі атрымання інфармацыі аб расліннасці. Індэксы расліннасці — гэта характэрныя велічыні, якія разлічваюцца па адлюстраванні бачнага і блізкага інфрачырвонага дыяпазонаў, што адлюстроўвае ступень і стан росту паверхневага расліннага покрыва. Да распаўсюджаных індэксаў расліннасці адносяцца індэкс натуралізаванай дыферэнцыяльнай расліннасці (NDVI), індэкс дыферэнцыяльнай расліннасці (DVI) і VI (індэкс віртуалізацыі).

Метады маніторынгу змены расліннага покрыва на аснове тэхналогіі дыстанцыйнага зандзіравання

1. Метад змены індэкса расліннасці

Метад змены індэкса расліннасці параўноўвае індэксы расліннасці на некалькіх здымках дыстанцыйнага зандзіравання і разлічвае змены гэтых індэксаў для вызначэння стану змяненняў расліннага покрыва. Аналізуючы змены індэксаў расліннасці, можна вызначыць рост і ўвяданне расліннасці, а таксама змены ў раслінным покрыве.

2. Метад класіфікацыі і варыяцыі

Метад змяненняў на аснове класіфікацыі выкарыстоўвае выявы дыстанцыйнага зандзіравання для класіфікацыі, каб адлюстраваць змены ў раслінным покрыве. Гэты метад атрымлівае інфармацыю аб зменах і тыпах плошчы расліннага покрыва шляхам класіфікацыі і аналізу выяў дыстанцыйнага зандзіравання, і яго эфект маніторынгу больш дакладны, чым метад змены індэкса расліннасці.

Асноўны працэс маніторынгу расліннага покрыва

1. Збор дадзеных

Першым крокам у выкарыстанні тэхналогіі дыстанцыйнага зандзіравання для маніторынгу расліннага покрыва з'яўляецца атрыманне адпаведных дадзеных. Дадзеныя дыстанцыйнага зандзіравання могуць паступаць са спадарожнікаў дыстанцыйнага зандзіравання, беспілотнікаў або іншых платформаў дыстанцыйнага зандзіравання. Спадарожнікавыя дадзеныя звычайна маюць вялікую прасторавую зону пакрыцця і меншае часавае разрозненне, у той час як дадзеныя беспілотнікаў маюць меншую прасторавую зону пакрыцця і больш высокае часавае разрозненне. У залежнасці ад канкрэтных патрэб можна выбіраць розныя тыпы дадзеных. Акрамя таго, каб гарантаваць, што дадзеныя даюць эфектыўную інфармацыю аб расліннасці, неабходна ўлічваць такія фактары, як камбінацыя дыяпазонаў і разрозненне дадзеных.

2. Папярэдняя апрацоўка дадзеных

Пасля атрымання дадзеных дыстанцыйнага зандзіравання патрабуецца шэраг аперацый папярэдняй апрацоўкі, каб атрымаць дадзеныя, прыдатныя для маніторынгу расліннага покрыва. Аперацыі папярэдняй апрацоўкі ўключаюць выдаленне аблокаў, карэкцыю атмасферы і радыеметрычную каліброўку. Для выдалення аблокаў можна выкарыстоўваць алгарытмы выяўлення аблокаў, каб выдаліць пакрытыя аблокамі ўчасткі, або тэхналогію аб'яднання малюнкаў аблокаў для аб'яднання пакрытых аблокамі і бясхмарных малюнкаў. Атмасферная карэкцыя можа быць выканана з выкарыстаннем мадэляў атмасфернай карэкцыі, каб ліквідаваць атмасферныя эфекты і паменшыць памылкі. Акрамя таго, радыеметрычная каліброўка неабходная для пераўтварэння дадзеных дыстанцыйнага зандзіравання ў фізічныя велічыні.

3. Разлік індэкса расліннасці

Індэксы расліннасці з'яўляюцца важнымі паказчыкамі для маніторынгу расліннага покрыва. Звычайна выкарыстоўваныя індэксы расліннасці ўключаюць нармалізаваны індэкс рознасці расліннасці (NDVI) і індэкс розніцы расліннасці (DVI).

Індэксы расліннасці можна разлічыць з выкарыстаннем розных дыяпазонаў дадзеных дыстанцыйнага зандзіравання ў адпаведнасці з зададзенымі формуламі. Напрыклад, NDVI можна атрымаць, разлічыўшы суадносіны інфрачырвонага і бачнага дыяпазонаў святла. Разлічаныя індэксы расліннасці могуць адлюстроўваць стан расліннага покрыва, што дазваляе весці яго маніторынг.

4. Інтэрпрэтацыя і аналіз дадзеных

Пасля разліку індэкса расліннасці дадзеныя неабходна інтэрпрэтаваць і прааналізаваць, каб атрымаць больш інфармацыі аб раслінным покрыве. Інтэрпрэтацыя і аналіз могуць выкарыстоўваць такія метады, як класіфікацыя малюнкаў і выяўленне змяненняў. Класіфікацыя малюнкаў можа падзяліць розныя пікселі на выяве дыстанцыйнага зандзіравання на розныя катэгорыі, такія як расліннасць, вадаёмы і будынкі. Выяўленне змяненняў можа параўнаць выявы дыстанцыйнага зандзіравання з розных перыядаў часу, каб вызначыць змены ў раслінным покрыве. Дзякуючы інтэрпрэтацыі і аналізу можна атрымаць такую ​​інфармацыю, як прасторавае размеркаванне і тэндэнцыі змяненняў расліннага покрыва, што забяспечвае аснову для прыняцця рашэнняў у галіне кіравання расліннасцю і экалагічнай аховы.

5. Праверка вынікаў і ацэнка дакладнасці

Для праверкі дакладнасці вынікаў маніторынгу неабходная праверка вынікаў і ацэнка дакладнасці. Праверка можа праводзіцца з дапамогай палявых абследаванняў і адбору проб, параўноўваючы адпаведнасць паміж вынікамі палявых абследаванняў і вынікамі дыстанцыйнага зандзіравання. Для ацэнкі дакладнасці можа выкарыстоўвацца спецыялізаванае праграмнае забеспячэнне для прасторавага статыстычнага аналізу, разлічваючы паказчыкі дакладнасці вынікаў маніторынгу, такія як дакладнасць і прэцызійнасць. Дзякуючы праверцы вынікаў і ацэнцы дакладнасці можна ацаніць надзейнасць дыстанцыйнага зандзіравання, што забяспечыць арыенцір для наступнай маніторынгавай працы.

△ Размеркаванне расліннага покрыва ў горадзе Сіань у сакавіку 2023 г.

CAS Xiguang Aerospace - Дыстанцыйны маніторынг расліннасці

Сярэдні ўзровень расліннасці ў Сіані вясной і летам мае выразную сезонную тэндэнцыю, што сведчыць аб тым, што Сіань мае добрае прыроднае экалагічнае асяроддзе.Вынікі рэгіянальнай статыстыкі паказваюць, што рост расліннасці адносна стабільны ў гарах Цыньлін і на алювіяльнай раўніне ракі Вэйхэ ў паўднёвай горнай мясцовасці; тэндэнцыі росту расліннасці значныя ўздоўж пагоркаў і лёсавых плато; а расліннасць нізкая ў новазбудаваных гарадскіх раёнах і буйных зонах забудовы. Аналіз ландшафту паказвае, што шчыльнасць і колькасць раслінных участкаў у Сіані адносна высокія, што сведчыць аб пастаянным развіцці і выкарыстанні рэсурсаў Сіаня. 

△ Размеркаванне расліннага покрыва ў горадзе Сіань у жніўні 2023 г.

Ужыванне тэхналогіі дыстанцыйнага зандзіравання ў маніторынгу змяненняў расліннага покрыва значна павысіла эфектыўнасць і дакладнасць маніторынгу. З пастаянным развіццём і ўдасканаленнем тэхналогій дыстанцыйнага зандзіравання будуць з'яўляцца новыя тэхналогіі і метады, якія забяспечваюць больш дакладную і поўную інфармацыю для маніторынгу змяненняў расліннага покрыва. З дапамогай тэхналогій дыстанцыйнага зандзіравання наша разуменне і ахова экалагічнага асяроддзя стануць больш дакладнымі і эфектыўнымі.