Своробін Д.С.

Дніпропетровський національний університет імені Олеся Гончара,

м. Дніпропетровськ, Україна

Аналіз космічної інформації з застосуванням програмного комплексу ENVI для оцінки рослинності міст

Розроблена методика використання космічної інформації дистанційного зондування Землі з застосуванням програмного комплексу ENVI для оцінки рослинності урбанізованих територій на прикладі міста Дніпропетровська.

Постановка проблеми

Сучасний рослинний стан міст вимагає постійного контролю й оцінки наслідків урбанізації. Необхідне створення сучасних методів контролю та прогнозу змін рослинності урбанізованих територій. За допомогою космічних знімків можна отримувати інформацію для поточного контролю рослинних зон міст та прилеглих до них територій.

Аналіз сучасного стану

Відомо багато досліджень, присвячених оцінці стану рослинного покриву міських територій. Найбільш перспективними сучасними методами є космічні методи дистанційного зондування Землі (ДЗЗ), які забезпечують постійний і системний моніторинг рослинного покриву [1, 2, 3, 4]. Однак методи оцінки рослинного стану міських територій на основі космічної інформації ДЗЗ ще недостатньо розроблені.

Постановка задачі

Задачею є проведення аналізу зображень ДЗЗ з застосуванням програмного комплексу ENVI, створення тематичного зображення рослинності міста Дніпропетровська за даними ДЗЗ та проведення аналізу рослинності міста за допомогою нормалізованого диференційного індексу рослинності NDVI.

Методика дослідження

Для обробки зображень ДЗЗ в даній роботі обрано застосування програмного комплексу ENVI, тому що цей програмний продукт визнаний у всьому світі лідером в аналізі багатоспектральних, мультиспектральних і гіперспектральних зображень ДЗЗ. На сьогодні програмний комплекс ENVI є одним з найбільш вдалих і доступних програмних продуктів для візуалізації та обробки даних ДЗЗ, який включає в себе набір інструментів для проведення повного циклу обробки даних від ортотрансформування і просторової прив’язки зображення до отримання необхідної інформації та її інтеграції з даними ГІС.

В даному дослідженні використано дані ДЗЗ з українського супутника «Січ‑2», який було оснащено оптико-електронним сканером з трьома спектральними діапазонами та одним панхроматичним з просторовим розрізненням 7,75 м, сканером середнього інфрачервоного діапазону з просторовим розрізненням 39,5 м та комплексом наукової апаратури “Потенціал”.

Для створення тематичного зображення рослинності проведено контрольовану класифікацію з навчальними вибірками по області інтересу за методом максимальної правдоподібності.

В основу вивчення рослинності дистанційними методами покладено принцип розпізнавання образів на підставі спектральних відбивних характеристик рослин. Використання багатозональних знімків для вивчення рослинності базується на аналізі відбитого рослинністю сонячного випромінювання у різних діапазонах спектра електромагнітних хвиль [3, 4].

В даній роботі проведено дослідження рослинності за допомогою нормалізованого диференційного індексу рослинності NDVI (Normalised Difference Vegetation Index), який є показником кількості біомаси:

,

де I_БІЧ та I _черв – спектральні яскравості в ближньому інфрачервоному та червоному діапазонах відповідно.

Результати дослідження

В даному дослідженні розглянуто та проаналізовано основні методи та алгоритми обробки космічних знімків із застосуванням ENVI, створене тематичне зображення рослинності міста Дніпропетровська за даними ДЗЗ. Проведений аналіз рослинності міста показав, що площа рослинності Дніпропетровська за результатами даних ДЗЗ складає 178.467 км², тобто 51,25% від загальної площі міста.

Висновки

Дніпропетровськ є одним з найбільших індустріальних міст регіону і держави в цілому, загальний екологічний стан у місті погіршується із-за емісії парникових газів, яка постійно підвищується викидами енергетики, промисловості, транспорту. Тому контроль та збереження парків та лісів на території міста відноситься до першочергових завдань. Розглянуті методи обробки та аналізу зображень ДЗЗ за допомогою ENVI, створене тематичне зображення рослинності міста Дніпропетровська можуть бути застосовні в науково-дослідних установах і центрах, а також в таких галузях господарства як лісове господарство, моніторинг стихійних явищ і оцінка їх наслідків, екологія, картографія.

Література:

1. Кашкин В. Б., Сухинин А.И. Дистанционное зондирование Земли из космоса. Цифровая обработка изображений: Учебное пособие. – М.: Логос, 2001. – 264 с.

2. Лурьє И.К., Косиков А.Г. Теория и практика цифровой обработки изображений/ Дистанционное зондирование и геоинформационные системы. Под ред. А.М.Берлянта.-М.: Научный мир, 2003.

3. Лялько В.І., Попов М.О., Федоровський О.Д. Багатоспектральні методи дистанційного зондування Землі. – К.: Наукова думка, 2006. – 357 с.

4. Шовенгердт Р.А. Дистанционное зондирование. Модели и методы обработки изображений. – М.: Техносфера, 2010. – 560 с.