Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 5. С. 91-100
Использование слияния оптических и радарных данных при космическом мониторинге водных объектов
О.П. Архипкин
1 , Г.Н. Сагатдинова
1 1 Национальный центр космических исследований и технологий, Алма-Ата, Казахстан
Одобрена к печати: 07.10.2020
DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-5-91-100
В работе описываются возможности использования слияния оптических и радарных космоснимков среднего разрешения для формирования и анализа водных поверхностей. В качестве водных объектов рассматриваются зоны затопления вдоль русел рек и водная поверхность водохранилищ. Формирование изображений слияния радарных и оптических данных позволяет повысить информативность космического мониторинга водных объектов и качество получаемых при этом результатов. Приводятся методики формирования изображений слияния оптических и радарных данных как на уровне объектов, так и на точечном уровне. В первом случае вначале проводится раздельное создание масок водной поверхности по оптическим и радарным данным, а затем их совместный анализ. Во втором случае сначала осуществляют геометрическую привязку оптических и радарных данных друг к другу, затем выбирают метод слияния данных, далее проводят слияние этих данных и анализ результатов их совместной обработки. Методы слияния оптических и радарных данных проиллюстрированы на примере прохождения паводковых вод в 2017 г. на р. Ишим в районе пос. Гастелло Акмолинской обл., а также динамики заполнения в 2018 г. Коксарайского контррегулятора и Чардаринского вдхр., расположенных в Туркестанской обл. Казахстана, и Сергеевского вдхр. Северо-Казахстанской обл.
Ключевые слова: космический мониторинг, паводки, водные поверхности, зоны затопления, водохранилище, радарные данные, оптические данные, слияние
Полный текстСписок литературы:
- Архипкин О. П., Сагатдинова Г. Н. Использование различных оптических и радарных данных дистанционного зондирования при оперативном космическом мониторинге паводков в Казахстане // Журн. Сибирского федер. ун-та. Техника и технология. 2016. Т. 9. № 7. С. 1045–1058.
- Архипкин О. П., Сагатдинова Г. Н. Использование поляриметрических радарных данных при космическом мониторинге паводков и наводнений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 2. С. 175–184.
- Архипкин О. П., Сагатдинова Г. Н. Исследование возможностей синтеза оптических и радарных данных при космическом мониторинге паводков // Информационные технологии в дистанционном зондировании Земли – RORSE 2018: сб. ст. 16-й конф. «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». 12–16 нояб. 2018, Москва. М.: ИКИ РАН, 2018. С. 343–350. DOI: 10.21046/rorse2018.343.
- Захарова Л. Н., Захаров А. И., Сорочинский М. В., Рябоконь Г. П., Леонов В. М. Совместный анализ данных оптических и радиолокационных сенсоров: возможности, ограничения и перспективы // Радиотехника и электроника. 2011. Т. 56. № 1. С. 5–19.
- Копылов В. Н., Полищук Ю. М., Хамедов В. А. Методические вопросы использования космических снимков для оперативной оценки последствий лесных пожаров // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2007. Т. 4. № 1. C. 155–161.
- Родионова Н. В. Наблюдение кольцевых структур на льду озера Байкал с помощью спутников Sentinel-1 и Sentinel-2 весной 2016–2018 гг. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 4. С. 213–221.
- Arkhipkin O. P., Sagatdinova G. N. Possibilities of the joint use of optical and radar data in flood space monitoring, The International Archives of the Photogrammetry // Intern. Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing And Spatial Information Sciences – ISPRS Archives. 2018. V. 42. Ser. 3W4. P. 67–73. DOI: 10.5194/isprs-archives-XLII-3-W4-67-2018.
- Chaouch N., Temimi M., Hagen S., Weishampel J., Medeiros S., Khanbilvardi R. A synergetic use of satellite imagery from SAR and optical sensors to improve coastal flood mapping in the Gulf of Mexico // Hydrological Processes. 2012. V. 26. P. 1617–1628. DOI: https://doi.org/10.1002/hyp.8268.
- D’Addabbo A., Refice A., Pasquariello G., Lovergine F. P., Capolongo D., Manfreda S. A Bayesian Network for Flood Detection Combining SAR Imagery and Ancillary Data // IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing. 2016. V. 54. No. 6. P. 3612–3625. DOI: 10.1109/TGRS.2016.2520487.
- Ghassemian H. A review of remote sensing image fusion methods // Information Fusion. 2016. V. 32 No. PA. P. 75–89. DOI: https://doi.org/10.1016/j.inffus.2016.03.003.
- Hussain E., Shan J. Mapping major floods with optical and SAR satellite images. Purdue University. 2010. 4 p. URL: https://engineering.purdue.edu/~jshan/publications/2010/IGARSS_flood_formatted_Hussain_Shan.pdf.
- Joshi N. P., Baumann M., Ehammer A., Fensholt R., Grogan K., Hostert P., Jepsen M. R., Kuemmerle T., Meyfroidt P., Mitchard E. T., Reiche J., Ryan C. M., Waske B. A Review of the Application of Optical and Radar Remote Sensing Data Fusion to Land Use Mapping and Monitoring // Remote Sensing. 2016. V. 8. Art. No. 70. 23 p. DOI: https://doi.org/10.3390/rs8010070.
- Markert K. N., Chishtie F., Anderson ER., Saah D., Griffin R. E. On the merging of optical and SAR satellite imagery for surface water mapping applications // Results in Physics. 2018. No. 9. P. 275–277.
- Pohl C., van Genderen J. L. Multisensor image fusion in remote sensing: concepts, methods and applications // Intern. J. Remote Sensing. 1998. V. 19. No. 5. P. 823–854. DOI: 10.1080/014311698215748.
- Pulvirenti L., Pierdicca N., Chini M., Guerriero L. An algorithm for operational flood mapping from Synthetic Aperture Radar (SAR) data using fuzzy logic // Natural Hazards and Earth System Sciences. 2011. No. 11(2). P. 529–540.
- Simone G., Farina A., Morabito F. C., Serpico S. B., Bruzzone L. Image fusion techniques for remote sensing applications // Information Fusion. 2002. V. 3. Iss. 1. P. 3–15. DOI: https://doi.org/10.1016/S1566-2535(01)00056-2.
- Tong X., Luo X., Xie H., Chao W., Liu S., Jiang Y., Makhinov A. N., Makhinova A. F. An approach for flood monitoring by the combined use of Landsat 8 optical imagery and COSMO-SkyMed radar imagery // ISPRS J. Photogrammetry and Remote Sensing. 2018. 136. P. 144–153. DOI: https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2017.11.006.