Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 5. С. 87-99
Разработка методики актуализация информации о лесном участке с использованием снимков со спутников и малых БПЛА
Р.А. Алешко
1 , А.А. Алексеева
1 , К.В. Шошина
1 , А.П. Богданов
2 , А.Т. Гурьев
1 1 Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, Архангельск, Россия
2 Северный научно-исследовательский институт лесного хозяйства, Архангельск, Россия
Одобрена к печати: 29.08.2017
DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-5-87-99
В статье приведены наиболее значимые моменты научно-практического исследования по применению спутниковых и аэроснимков для актуализации информации о лесном участке. В работе представлены беспилотные летательные аппараты, применяемые для выполнения аэросъемки, а также их тактико-технические характеристики. Показано, каким образом, используя методы обработки спутниковых снимков для фиксирования крупных изменений в растительном покрове и методов обработки детальных аэроснимков, актуализировать данные о лесном участке. На примере пробной площади описана методика автоматизированного выделения контуров крон, расчета диаметра ствола и запаса древесины на лесном участке. В рамках методики использованы морфологические методы обработки цифровых изображений, геоинформационные средства представления и обработки пространственной информации, а также результаты статистических наблюдений ведущих ученых в сфере лесного хозяйства. Полученные результаты были проверены на нескольких пробных площадях в полевых условиях инструментальными и глазомерными средствами. Рассчитанный процент погрешности является допустимым при выполнении таксационного обследования. Методика применима для автоматизации процесса тематической интерпретации ортотрансформированных аэроснимков с пространственным разрешением 5–10 см на пиксель. Эксперименты, представленные в статье, проводились на снимках сомкнутых лесов севера европейской части России. Результаты исследования используются для актуализации устаревших лесотаксационных планов и таксационных описаний лесных участков.
Ключевые слова: цифровая обработка изображений, аэроснимки, космические снимки, БПЛА, лесной участок, актуализация информации
Полный текстСписок литературы:
- Алешко Р.А., Гурьев А.Т. (2013а) Методика тематического дешифрирования спутниковых снимков лесных территорий на основе структурных моделей // Известия ВУЗов. Приборостроение. 2013. Т. 56. № 7. С. 76–77.
- Алешко Р.А., Гурьев А.Т. (2013б) Структурное моделирование взаимосвязей дешифровочных признаков спутниковых снимков и таксационных параметров лесных насаждений // Труды СПИИРАН. 2013. Вып. 29. С. 180–189.
- Богданов А.П., Алешко Р.А., Шошина К.В., Демиденко С.А. Использование материалов детальной спутниковой съемки для таксации лиственницы сибирской в Архангельской области // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2016. № 1 (349). С. 74–82. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2016.1.74.
- Гусев И.И. Таксация древесного ствола срубленного и растущего дерева: учеб. пособие. Архангельск: Изд-во АЛТИ. 1992. 80 с.
- Кузьмичев В.В. Закономерности роста древостоев. Новосибирск: Наука, 1977. 160 с.
- Сухих В.И. Аэрокосмические методы в лесном хозяйстве и ландшафтном строительстве. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2005. 392 c.
- Aleshko R.A., Guriev A.T., Shoshina K.V., Schenikov V.S. Development of methodology for visualization and processing of geospatial data // Scientific Visualization. 2015. Vol. 7. Issue 1. P. 20–29.
- Arslan S., Ozyurek E., Gunduz-Demir C. A color and shape based algorithm for segmentation of white blood cells in peripheral blood and bone marrow images // Cytometry. Part A. 2014. Vol. 85. Issue 6. P. 480–490.
- Bater C., Wulder M.A., Coops N.C., Nelson R.F., Hilker T., Næsset E. Stability of sample-based scanning LiDAR-derived vegetation metrics for forest monitoring // IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing. 2011. Vol. 49 (6). P. 2385–2392.
- Dougherty E.R., Lotufo R.A. Hands-on Morphological Image Processing. Series: Tutorial Texts in Optical Engineering. Vol. TT59. SPIE Press, 2003. 272 p.
- Franklin S.E. Remote Sensing for Sustainable Forest Management. Lewis Publishers, 2001. 424 p.
- Gao H., Xue P., Lin W. A new marker-based watershed algorithm // Circuits and Systems. 2004. ISCAS’04. Proc. 2004 Intern. Symp. 2004. Vol. 2. 2004. P. 81–84.
- Guriev A.T., Aleshko R.A. Adapting the combined database of cartographic and attribute information of forest plantations by automating remote sensing data interpretation // Earth From Space — The most effective solutions / Research and development center ScanEx. Transparent world. BKL Publishers, 2009. P. 233–234.
- Karvelis P.S., Tzallas A.T., Fotiadis D.I., Georgiou I. A Multichannel Watershed-Based Segmentation Method for Multispectral Chromosome Classification // Medical Imaging. IEEE Trans. 2008. Vol. 27. Issue 5. P. 697–708.
- Letteboera M.M.J., Olsenb O.F., Damb E.B., Willemsc P.W.A., Viergevera M.A., Niessena W.J. Segmentation of tumors in magnetic resonance brain images using an interactive multiscale watershed algorithm // Academic Radiology. 2004. Vol. 11. Issue 10. P. 1125–1138.
- Ng H.P., Ong S.H., Foong K.W.C., Goh P.S., Nowinski W.L. Medical Image Segmentation Using K-Means Clustering and Improved Watershed Algorithm // Image Analysis and Interpretation. 2006 IEEE Southwest Symp. 26–28 March 2006. P. 61–65.
- Nguyen H.T., Worring M., Boomgaard R. Watersnakes: Energy-Driven Watershed Segmentation // IEEE Trans. Pattern Analysis and Machine Intelligence. 2003. Vol. 25. No. 3. P. 330–342.
- Parvati K., Prakasa Rao B.S., Mariya Das M. Image Segmentation Using Gray-Scale Morphology and Marker-Controlled Watershed Transformation // Discrete Dynamics in Nature and Society. 2008. Vol. 2008. 8 p. Article ID 384346. DOI: 10.1155/2008/384346.
- Understanding Forest Disturbance and Spatial Pattern: Remote Sensing and GIS Approaches / eds. Wulder M.A., Franklin S.E. CRC Press (Taylor and Francis), 2006. 246 p.
- Wulder M.A., Coops N.C., Hudak A.T., Morsdorf F., Nelson R., Newnham G., Vastarantag M. Status and prospects for LiDAR remote sensing of forested ecosystems // Canadian J. Remote Sensing. 2013. Vol. 39. No. S1. P. S1–S5.