Landsat MSS для лесных задач: различия между версиями

Материал из GIS-Lab
Перейти к навигации Перейти к поиску
Нет описания правки
Нет описания правки
Строка 33: Строка 33:
==Возможность использования снимков MSS в лесном хозяйстве==
==Возможность использования снимков MSS в лесном хозяйстве==
Теперь, когда мы знаем непростой характер снимков MSS, выясним, для чего же можно их использовать
Теперь, когда мы знаем непростой характер снимков MSS, выясним, для чего же можно их использовать
1) для установления возраста и происхождения насаждений (первичные, вторичные), если на MSS хорошо видны нарушения (рубки, гари, ветровалы)
1) для установления факта лесонарушений. На рис. 4 показан снимок на участок респ. Коми, хорошо видны вырубки и гарь
[[Файл:komi1.png thumb|597px|center|рисунок 4 - снимок Landsat MSS показывает нарушения в лесных насаждениях Коми]]
для установления возраста и происхождения насаждений (первичные, вторичные), если на MSS хорошо видны нарушения (рубки, гари, ветровалы)
==Опыт использования снимков Landsat MSS в проекте НП "Прозрачный мир" "Интенсивное и устойчивое лесопользование в России"==
==Опыт использования снимков Landsat MSS в проекте НП "Прозрачный мир" "Интенсивное и устойчивое лесопользование в России"==
==Источники==
==Источники==
<references>
<references>

Версия от 09:17, 27 июля 2014

Landsat MSS для лесных задач

C открытием архива снимков Landsat стали доступными и снимки сенсоров MSS, работавших с 1972 по 1999 г. Таким образом, мы можем получить информацию о лесных экосистемах начиная с 70х гг прошлого века, однако снимки с описываемого сенсора имеют ряд ограничений по сравнению с Landsat TM и более поздними изображениями. В данной статье будут описаны характеристики и особенности дешифрирования изображений MSS, а также будет рассмотрен примерный круг задач, решаемых с помощью этих снимков, и опыт дешифрирования MSS в реальном лесном проекте.

Характеристики сенсора

Сенсор MSS работал с июля 1972 года по январь 1999 на борту спутников Landsats с 1 по 5. В то время это была настоящая революция в области ДЗЗ; мало того, после поломки в ноябре 2011 года Landsat 5 TM, инструмент MSS снова был включен и работал с июня 2012 года до января 2013 года [1].
Изображения MSS поставляются с уровнем обработки L1T, разрешение 60 м/пиксель. Характеристики каналов и иную информацию можно получить здесь. Обратим внимание, что разрешение сенсора и разрешение снимка - разные вещи.

У многих изображений в центре изображения во всех диапазонах отсутствует полоса в 8 пикселей, что примерно составляет 18000 пикселей, а также имеются многочисленные полосы в случайных местах изображения

рис. 1 - полосы на Landsat MSS

Что можно увидеть на MSS и что нельзя

Итак, изображения MSS обладают невысоким пространственным разрешением и дефектами - полосами. Кроме того, в отличие от более поздних Ландсатов, доступных каждые 2 недели, удачных MSS намного меньше, хорошо если попадется 1-2 пригодных к обработке снимка на одну и ту же территорию. Однако даже такие "слепенькие" снимки поддаются обработке и могут дать исследователю полезную информацию.

Синтезы

Сравним характеристики диапазонов MSS и TM (таблица 1)

табл. 1 - диапазоны Landsat MSS и TM

как видно из этой таблицы, сопоставить "в лоб" синтезы MSS и TM нельзя. Мы пришли к выводу, что привычнее всего глазу синтез 4-3-1 (рис. 2)

рисунок 2 - снимок Landsat MSS, синтез 4-3-1

Лесные экосистемы на MSS

В силу несовершенства снимков MSS по сравнению с более поздними, не стоит ожидать от них слишком многого, но кое-что увидеть можно. Рис. 2 показывает, какие основные объекты видны на MSS и как они выглядят на TM

рисунок 2 - снимок Landsat MSS и TM на ту же территорию

1 - лес (можно попытаться разделить на хвойный и лиственный, но надежно пока не получалось) 2 - вырубка на месте этого леса 3 - возможно, молодой лиственный лес, видно несколько лучше, чем смешанный с хвоей 4 - вырубка на MSS, как видно, она зарастает листвой на TM.
На рис. 3 показаны разные виды рубок и лиственные массивы. Хорошо виден дефект в виде полосы.

рисунок 3 - снимок Landsat MSS

1 - рубки со сжиганием порубочных остатков: "на снимках, полученных для Коми, видно, что в некоторых местах леса были сначала вырублены, а затем выжжены" [2]
2 - лиственные насаждения 3 - зарастающие рубки 4 - смешанные насаждения

Особенности обработки

Особенности изображений Landsat MSS (невысокое пространственное разрешение, дефекты, всего 4 спектральных канала) обуславливают некоторые хитрости в их обработке. При автоматизированной классификации с обучением приходится кроме обычных классов (хвойные, вода, болота...)выделять еще и отдельные тестовые участки для полос, иногда даже 2-3 класса для полос разного цвета. При этом для классификации бесполезно использовать сложные и долго выполняющиеся алгоритмы (SVM, нейронные сети), поскольку разделимость тестовых участков очень невелика. На практике в итоге было решено использовать алгоритм максимального правдоподобия, т.к. его точность по нашему опыту чуть выше, чем у методов Махалонобиса или минимального расстояния (см. например, [3]),а дешифрирование проходит очень быстро. Результирующее изображение содержит паразитный класс "полосы". Увы, с ними нельзя поступить как с облаками и тенями на традиционных Landsat 5 или 7,т.е. отмаскировать и попробовать закрыть получившиеся лакуны информацией с другого снимка. Для этого сцен MSS на одну и ту же территорию слишком мало. Бороться с полосами можно по-разному, например, попытаться отмаскировать их еще на этапе предобработки. Также можно воспользоваться графическим редактором - открыть результат классификации в редакторе, и глядя на исходный снимок и какой-нибудь ближайший по времени Landsat 5, вручную "замазать" полосы цветами тех классов, которые скорее всего должны быть на месте полос. Для того, чтобы не потерять привязку, нужно сохранить результат классификации в tiff со всеми возможными файлами привязки (tfw, world...) или, если есть деньги, воспользоваться плагином для Фотошопа Avenza Geographic Imager. Это, конечно, эрзац, и служит он только для создания красивых изображений, поэтому для дальнейшего анализа нужно все равно работать с исходным "полосатым" результатом классификации.

Возможность использования снимков MSS в лесном хозяйстве

Теперь, когда мы знаем непростой характер снимков MSS, выясним, для чего же можно их использовать 1) для установления факта лесонарушений. На рис. 4 показан снимок на участок респ. Коми, хорошо видны вырубки и гарь

для установления возраста и происхождения насаждений (первичные, вторичные), если на MSS хорошо видны нарушения (рубки, гари, ветровалы)

Опыт использования снимков Landsat MSS в проекте НП "Прозрачный мир" "Интенсивное и устойчивое лесопользование в России"

Источники

<references>

  1. http://landsat.usgs.gov/NewMSSProduct.php
  2. http://ria.ru/forest_news/20111201/503714057.html
  3. Владимирова Н.А. Космические изображения Aster как источник данных для лесного хозяйства: характеристики, методика дешифрирования, перспективы использования // Вестник Московского государственного университета леса -Лесной вестник, № 1(64), 2009, с. 163-173