Разработка методов и технологий спутникового мониторинга для научных исследований глобальных изменений и обеспечения безопасности.
Разработка   алгоритмов и методик анализа разновременных спутниковых данных. Мониторинг индикаторов изменений климата и устойчивого развития бореальных экосистем.

 

• Разработан метод картографирования повреждений растительного покрова пожарами по данным спутниковых наблюдений. Создана база данных о повреждениях наземных экосистем Северной Евразии за период 2000-2004 годов.
  
  Проведен комплекс научных исследований и разработок, позволивших создать новый метод и полностью автоматическую технологию выявления и картографирования повреждений растительного покрова пожарами на основе совместного использования данных наблюдений спутниковыми инструментами SPOT-Vegetation и Terra/Aqua-MODIS. Высокая эффективность метода и достоверность получаемых им результатов была подтверждена в ходе валидации, включавшей в себя использование репрезентативной выборки спутниковых данных  высокого разрешения Landsat-ETM+ и Метеор-3М/МСУ-Э, а также самолетных и наземных обследований. Использование разработанного метода впервые позволило сформировать базу данных о повреждениях растительного покрова на всей территории Северной Евразии за период 2000-2004 годов (рис. 1). Этим положено начало формированию  базы многолетних данных о воздействии пожаров на бореальные экосистемы, необходимой для моделирования взаимодействия наземных экосистем и изменяющегося климата планеты. Дальнейшие планируемые исследования в данном направлении связаны с распространением географии использования метода на глобальный уровень бореальных экосистем планеты, количественной оценкой изменения продукционных характеристик наземных экосистем и объемов эмиссий углекислого газа в атмосферу  в результате воздействия огня
  
  
  
  
  Рис. 1. Повреждения наземных экосистем Северной Евразии пожарами в 2000-2003 годах по данным спутникового инструмента SPOT-Vegetation
  
   
• Разработана новая карта «Леса России».
  
  Новая карта «Леса России» (рис. 2), разработанная ИКИ РАН совместно с Центром по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН, Greenpeace и проектом Global Forest Watch Института Мировых Ресурсов, отражает современное состояние лесного покрова на территории России и получена на основе совместного использования следующих информационных источников:
   
  
  • карта наземных экосистем Северной Евразии, разработанная ИКИ РАН в сотрудничестве с Центром по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН и Объединенным исследовательским центром Европейской Комиссии на основе использования данных Vegetation со спутника SPOT (С.А. Барталев, 2003)
     
  • карта сомкнутости полога древесной растительности, разработанная Университетом Мериленд США по данным радиометра MODIS со спутника Terra (Global 500m Tree Cover Product from MODIS, 2002);
     
  • карта «Леса СССР» масштаба 1:2,5 млн., изданная в 1990 году на основе использования агрегированных данных инвентаризации лесов (Ред. А.С. Исаева)
     
  • карта "Растительность СССР" масштаба 1:4 млн., изданная в 1990 году (Ред. Т.И. Исаченко).
    
    
    
    Рис. 2. Карта «Леса России», созданная на основе использования, полученных по данным спутниковых наблюдений, информационных продуктов
    
     

• Проведены исследования возможностей использования спутниковых данных Landsat-TM и ETM+ для выявления вырубок в лесах таежной зоны.
  
  На сегодняшний день не существует объективных и достоверных количественных оценок изменений в лесах, вызываемых вырубками. Использование наблюдений c современных спутниковых систем, в частности, таких как Landsat-TM и ETM+, позволяет осуществлять мониторинг лесов на больших территориях. ИКИ РАН разрабатываются методы детектирования и классификации изменений в лесных массивах на основе анализа разновременных спутниковых данных Landsat-TM и ETM+. Одним из важных этапов используемых методов является построение карт лесов и других типов земного покрова на основе классификации спутниковых данных. Получаемые на основе построенных карт маски лесов различных типов используются для взаимной радиометрической нормализации разновременных изображений с целью компенсации негативного влияния различий в атмосферных  условиях и фенологическом состоянии  лесной растительности во время спутниковых наблюдений. Использование алгоритма выявления изменений в лесах, основанного на поиске статистически значимых различий спектральной яркости между парами взаимно нормализованных спутниковых изображений, позволило построить карты крупномасштабной динамики лесного покрова за период с конца 1980-х до начала 2000-х годов на тестовых участках в республиках Коми и Карелия. Для детектирования тонких изменений в лесах, вызываемых, например, селективными вырубками лесов, был апробирован метод анализа спектральных смесей. Оценка спектральных сигнатур для заданного набора чистых компонентов получается с помощью построенной на предыдущем этапе карты лесов и спутникового изображения. В настоящее время проводится валидация полученных результатов на тестовом участке в республике Коми. В последующем предполагается разработка полностью автоматических алгоритмов для детектирования изменений в лесах на больших территориях с использованием доступных данных дистанционного зондирования со спутников, включая данные MODIS-Terra/Aqua и MERIS-Envisat.