Разработка информационных инструментов для эффективного дистанционного мониторинга результатов антропогенного воздействия на ареалы растений

В число актуальных задач исследования растительного покрова средствами спутникового мониторинга входят задачи раннего выявления, точной локализации и оперативного оценивания размеров участков, используемых для незаконного (противозаконного) растениеводства. Одним из путей решения этой задачи с помощью спутникового мониторинга является возможность анализировать динамику статистических распределений значений различных спектральных индексов и значений в отдельных спектральных каналах в пределах границ отдельных участков, на которых подозревается незаконное растениеводство. Для решения в том числе указанных задач была разработана возможность расчета статистической информации по данным ДЗЗ в границах любого указанного пользователем участка. Такая возможность предоставляется пользователям в виде специализированного web-инструмента, созданного на основе предложенной авторами из Института космических исследований РАН технологии, и позволяющей проводить обработку доступных в системе данных. На основе указанной технологии был разработан и внедрен в ИС "ВЕГА-Science" инструмент расчета статистической информации на поле по данным высокого (до 10 метров на пиксель) пространственного разрешения.

Необходимо отметить, что в ИС "ВЕГА-Science" ранее уже были доступны временные ряды вегетационных индексов состояния растительного покрова, полученные по спутниковым данным низкого (до 250 метров на пиксель) пространственного разрешения (прибор MODIS). Расчет такой информации проводится в автоматическом режиме и описан в работах. Как было показано в указанных работах, полученная информация используется для анализа процесса вегетации и позволяет прогнозировать урожайность и оценивать состояние посевов как на отдельных полях, так и в масштабах регионов. Такая информация хорошо подходит для изучения особенностей землепользования на объектах большого размера, но не годится для целевых задач данной работы. Поскольку размеры исследуемых участков с культивированием незаконных растений невелики, то в данной случае применяются данные спутников серий Landsat и Sentinel-2 с пространственным разрешением в требуемых спектральных каналах 30 и 10 метров на пиксель соответственно.

Опишем здесь кратко схему организации обработки спутниковых данных этим инструментом. При выполнении процедуры обработки данные параллельно по всем выбранным сценам на запрошенную область готовятся с использованием только вычислительных мощностей центров архивации спутниковых данных. Дополнительно исключаются все облачные пиксели в соответствии с имеющейся в архивах по каждой сцене маской облачности и накладывается маска по целевым участкам. По всем выбранным сценам рассчитывается статистическая информация для каждого поля о распределении индекса NDVI и значений пикселей в отдельных спектральных каналах.

Рассчитываются следующие показатели распределения значений пикселей на каждом отдельном поле: минимальное, максимальное и среднее значения, общее число пикселей на поле, число пикселей на поле, участвующих в процедурах обработки и не являющихся значениями "нет данных", дисперсия, коэффициент вариации. Таким образом, может быть получена статистическая информация на основе всех доступных данных спутников Sentinel2 и Landsat за любой выбранный период по любому заданному участку.