Global Vision медиа фокусы
Компания бейнебақылау камераларында барлығы 15 рет көрсетілді, ал оның партиялық БАҚ, орталық БАҚ және жергілікті ресми БАҚ арқылы таралуы 50 миллион адамға жетті.
Гиперспектрлік спутниктік бейнелерге негізделген су алу әдістерін салыстыру
Анықтамалық кіріспе
Су ресурстары адамзат үшін ең бағалы табиғи ресурстардың бірі болып табылады. Менің елім тұщы су ресурстарының жалпы көлемі бойынша әлемде төртінші орында болғанымен, оның жан басына шаққандағы үлесі әлемдік орташа көрсеткіштің тек төрттен бір бөлігін ғана құрайды. Құрлықтағы су айдындары туралы динамикалық ақпаратты дәл және жылдам алу үшін қашықтықтан зондтау технологиясын пайдалану су ресурстарын зерттеу және аумақты бақылау үшін тиімді техникалық құрал болып табылады.
Қазіргі уақытта су айдындары туралы ақпаратты алу бойынша айтарлықтай зерттеулер бар, көптеген деректер көздері көп спектрлі болып табылады. Әртүрлі типтегі және аймақтардағы су айдындарын алудың әртүрлі әдістері бар, олардың әрқайсысының өзіндік артықшылықтары бар; дегенмен, оларды гиперспектрлік спутниктік деректерде қолдану бойынша зерттеулер салыстырмалы түрде шектеулі. Сондықтан, бұл мақалада Xi'an Optics-1 05 спутнигін (сонымен қатар Tianxianpei спутнигі деп те аталады) пайдаланып, су айдындарын алудың әртүрлі әдістері салыстырылады және талданады.
Әдістер мен қағидаттар
Бұл зерттеуде су айдындарын алу үшін 2025 жылдың 21 мамырында Сигуан-1 05 спутнигі (Тяньсяньпей) түсірген Вэйфан қаласының гиперспектрлік суреттері пайдаланылды және алу нәтижелеріне негізделген әртүрлі әдістер салыстырылып, талданды.
1-кесте. Деректерге кіріспе
Бұл жағдайда индексті есептеу атмосфералық түзетілген L2C деңгейінің шағылысу деректерін пайдаланады. Нақты жұмыс істеу тәртібі келесідей:
1. Деректерді алдын ала өңдеу
(1) Радиометриялық калибрлеу: Бастапқы DN мәнінің деректері көрінетін сәулелену деректерін алу үшін сәулеленумен қамтамасыз етілген радиометриялық калибрлеу коэффициенттерін пайдалану арқылы сәулеленеді. Мұны ENVI бағдарламасындағы Радиометриялық калибрлеу құралын пайдаланып жасауға болады.
(2) Атмосфералық түзету: Атмосфералық түзету ENVI бағдарламасындағы FLAASH атмосфералық түзету құралы сияқты беттік шағылысу деректерін алу үшін 6S немесе MODTRAN модельдеріне негізделген атмосфералық түзету құралдарын пайдалану арқылы жүзеге асырылады.
(3) Спектрлік тегістеу: ENVI-де беттік шағылысу деректерін тегістеу үшін Савицкий-Голай (SG) алгоритмі қолданылады, бұл спектрлік шуды азайтады және кейінгі жіктеудің сенімділігін арттырады. Сіз ENVI App Store дүкеніндегі Савицкий-Голай сүзгісін кеңейту құралын немесе кіріктірілген THOR спектрлік тегістеу құралын пайдалана аласыз. Савицкий-Голай сүзгісін пайдаланған кезде параметрлер келесідей орнатылады:
(4) Кескінді тіркеу (міндетті емес): Географиялық тіркеу негізгі картаға негізделген өңделген деректер бойынша жүзеге асырылады. Тіркеуді ENVI, qgis немесе arcgis бағдарламаларында жүргізуге болады. Анықтамалық карта ретінде Google Imagery ұсынылады.
2. Суды сорып алу
(1) Бір жолақты шекті өлшеу әдісі
Бір жолақты шекті өлшеу әдісі белгілі бір жолақты таңдауды және тиісті шекті мәнді орнату арқылы су үлгілерін алуды білдіреді. Шекті мән келесідей анықталады:
Формулада RNIR жақын инфрақызыл шағылысу мәнін білдіреді; δ - шекті мән. Шағылысу ≥ δ болғанда, дене су емес деп есептеледі; ол
(2) Нормаланған айырмашылық су индексі (NDWI)
Су айдынының көлемі спектрлік индекс әдісін қолдану арқылы алынды. Нақтырақ айтқанда, қалыпты су айнымалысының индексі (NDWI) FLASH арқылы өңделген беттік шағылысу кескіні негізінде есептелді. Содан кейін, NDWI кескінінің гистограммасы негізінде су айдынын алуды аяқтау үшін шекті мән белгіленді. Есептеу формуласы келесідей:
(3) Көлеңкелі су индексінің жақсаруы (MSWI)
Модификацияланған көлеңкелі су индексі (MSWI) - көлеңкелер мен су айдындары арасындағы арақашықтықты жақсартатын көлеңкелі су индексіне негізделген қатынас моделі. Есептеу формуласы келесідей:
Шекті мән 0-ге орнатылған; 0-ден жоғары мәндер су айдындарын көрсетеді, ал басқалары фондық болып саналады.
(4) Кешенді өлшенген су индексі (CWWI)
Кешенді салмақты су индексі (CWWI) үш толқын ұзындығын — көк, жасыл және инфрақызылға жақын — пайдаланады және жолақ комбинациясын жасау үшін әр жолаққа әртүрлі салмақ береді. Бұл әдіс судың шағылысу және сіңіру айырмашылықтарын көрсету арқылы су нысандарын су емес нысандардан одан әрі ажыратады. Анықтамасы келесідей:
(5) Көлеңкелі құрылыс индексі (SBI)
Көлеңкелі ғимарат индексі (SBI) су айдындарын NDWI және жақын инфрақызыл диапазондарын көбейту және шекті таңдау арқылы алу үшін қолданылады. Тек NDWI пайдалану көлеңкелер мен су айдындары арасында шатасуға әкелуі мүмкін, бұл айтарлықтай шу мен ластануға әкеледі. Зерттеу аймағында типтік жер ерекшеліктерінің NDWI мәндері, ең жоғарыдан ең төменгіге дейін, мыналар: су айдындары, ғимараттар, тау көлеңкелері және өсімдіктер, жарықтығы сол ретпен төмендейді. Су айдындары мен ғимараттардың жарықтығы ұқсас, мәндері айтарлықтай сәйкес келеді. Су айдындары жақын инфрақызыл диапазондағы басқа жер ерекшеліктерінен айтарлықтай айырмашылықтарды көрсетеді, ең жоғарыдан ең төменгіге дейін шағылысу: өсімдіктер, тау көлеңкелері, ғимараттар және су айдындары. Сондықтан, SBI үшін өрнек:
Формулада NDWI - нормаланған айырмашылық су индексі; RNIR - жақын инфрақызыл шағылысу. NDWI-ді жақын инфрақызыл жолақтың квадратына көбейту су нысандары мен басқа да құрлық ерекшеліктері арасындағы сандық айырмашылықты барынша арттырады, сонымен бірге сұр шкала мәндерін анықтауға және су нысандарын тиімді алуға, әсіресе су нысандары мен ғимараттардың сұр шкала мәндері арасындағы қабаттасуды жоюға көмектеседі.
Нәтижелерді көрсету
1-сурет. Сигуан-1 05 спутнигінің (Тяньсяньпэй) шынайы түсті композиттік кескіні, 20250521
SG сүзгілеуіне дейінгі және кейінгі әртүрлі жер бетіндегі нысандардың спектрлік қисықтарын салыстыру (шағылысу 10 000 есеге артты, Xiguang-1 05 спутнигі (Тяньсяньпей), 20250521)
2-сурет. SG сүзгісінен кейінгі әртүрлі жер бедерлерінің спектрлік қисықтары
Жоғарыда аталған су айдынын алу жұмыстары Xiguang-1 05 спутнигінде (Tianxianpei) жүргізілді. Адамның араласуының табалдырықтарының әсерін азайту үшін бір жолақты әдістен басқа барлық әдістер үшін табалдырықтар 0-ге орнатылды, нәтижесінде келесі нәтижелер алынды:
3-сурет. Бір жолақты спутниктен алынған су таралу картасы, Сигуан-1 05 (Тяньсяньпей), 20250521
Сурет 4. NDWI су тарату картасы, Сигуан-1 05 спутнигі (Тяньшяньпей), 20250521
Сурет 5. MSWI су тарату картасы, Сигуан-1 05 спутнигі (Тяньшяньпэй), 20250521
Сурет 6. CWWI су тарату картасы, Сигуан-1 05 спутнигі (Тяньшяньпэй), 20250521
Сурет 7. SBI су тарату картасы, Сигуан-1 05 спутнигі (Тяньшяньпей), 20250521
Жоғарыда келтірілген су айдындарын алудың таралу нәтижелерінде және 2-кестеде көрсетілгендей, бір жолақты шекті алу басқа әдістерге қарағанда егжей-тегжейлі және ең үлкен аумақты қамтиды, негізінен Сяшань су қоймасындағы Цюхэ өзенінің оңтүстік бөлігінде, онда су айдын салыстырмалы түрде үздіксіз және өзеннің қалалық аймаққа құяр жерін анық көруге болады. Дегенмен, басқа әдістер Цюхэ өзенінің төменгі ағысындағы үзілістерді көрсетеді. Сонымен қатар, бір жолақты шекті алу шағын су айдындарын алуда тиімді, бірақ ол шекті параметрлерге қатты тәуелді, бұл қолмен араласуды қажет етеді. Су айдындарын алудың басқа төрт әдісінің ішінде NDWI және SBI өте ұқсас нәтижелер береді, ал MSWI және CWWI әдістері үлкен су айдындарында жақсырақ жұмыс істейді, бірақ кішіректерін жіберіп алуы мүмкін.
2-кесте. Әртүрлі әдістермен алынған су көлемінің статистикалық кестесі