Геоэкологическая информативность космических снимков

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ
ИНФОРМАТИВНОСТЬ КОСМИЧЕСКИХ
СНИМКОВ, ПОЛУЧЕННЫХ
ПАНХРОМАТИЧЕСКОЙ И
МУЛЬТИСПЕКТРАЛЬНОЙ
СЪЕМОЧНЫМИ СИСТЕМАМИ БКА
А.А. Топаз, А.Ю. Сивенков, В.Н. Губин
Белорусский государственный университет,
г. Минск, Беларусь
Информационная база данных материалов космической съемки
на территорию освоения Старобинского месторождения калийных солей
шахтным способом
Оценка информативности космоизображений
выполнялась




по снимкам в синем, зеленом, красном и ближнем
инфракрасном каналах (пространственное разрешение
10,5 м),
панхроматическом канале (пространственное
разрешение 2,1 м),
синтезированным снимкам (разрешение 10,5 м),
а также по синтезированным снимкам с улучшенным
пространственным разрешением (2,1 м).
Космические снимки в различных спектральных зонах
на территорию освоения Старобинского месторождения калийных солей.
Дата съемки 18.04.2013 г.

Анализ полученных цветных синтезированных изображений позволил подобрать оптимальные
варианты синтеза для изучаемых объектов (4-3-2 и 3-2-1).
Стандартная
комбинация
«искусственные цвета»
4-3-2
Комбинация «естественные цвета»
3-2-1
Основными требованиями к материалам ДЗЗ
для решения задач разного уровня мониторинга
являются:
необходимое пространственное разрешение,
обеспечивающее выявление объектов и их оценку;
 достаточная информативность спектральных диапазонов и
спектрального разрешения, обеспечивающая максимум
информации об изучаемом объекте;
 необходимое радиометрическое разрешение;
 достаточная обзорность;
 оптимальный сезон проведения съемки;
 возможность соблюдения необходимого временного
интервала повторных наблюдений и оперативности получения
информации.

Кроме того, информативность данных ДЗЗ
следует оценивать исходя из поставленных
задач. Поэтому для оценки информативности
данных ДЗЗ требуется разработка
классификатора задач – определение
состава объектов, подлежащих
дешифрированию.
В содержание тематического
классификатора были включены такие параметры,
как типы и виды техногенных процессов в районах
разработки месторождений твердых полезных
ископаемых шахтным способом, а также требуемые
характеристики материалов ДЗЗ - характерный
размер объекта, пространственное разрешение,
спектральное разрешение.
Фрагмент тематического классификатора
Технология цифровой обработки изображений на этапе оценки
информативности полученных данных включала следующие
операции:
импорт изображений из формата TIFF,
 объединение многоканальных данных в единый файл,
 выбор оптимального варианта синтеза,
 слияние изображений с различным разрешением,
 фрагментирование (вырезание части изображения),
 автономную классификацию (без обучения).

При выполнении операции улучшения пространственного разрешения слияние панхроматического
изображения с высоким пространственным разрешением и спектральной информации
многоспектрального изображения с низким пространственным разрешением обеспечило получение
многозонального изображения с высоким пространственным разрешением (2,1 м).
 Фрагментирование снимка (вырезание части изображения) было необходимо для выделения
тестовых полигонов, ключевых участков и эталонных объектов с оптимальными параметрами для
проведения достоверной автономной классификации.
 Автономная (неконтролируемая) классификация осуществлялась с целью предварительной
тематической обработки космоизображений. При выполнении данного вида классификации
использовался алгоритм ISODATA, который базируется на кластерном анализе, а для
формирования кластеров используется формула минимального спектрального расстояния.

Фрагмент
мультиспектрального
снимка. Синтез 4-3-2.
Дата съемки 08.09.2014 г.
Классифицированное
изображение
(раскраска, приближенная к
исходным цветам)
Классифицированное
изображение (псевдоцвета)
Солеотвал и окружающие его шламохранилища Третьего рудоуправления с
показом точек наблюдения (Т.н.) и расположения изучаемых объектов
Объект № 1. Шламохранилице 3 РУ
Объект № 1 расположен к западу от солеотвальных комплексов 3
рудоуправления. Представляет собой частично зашламованное
шламохранилище.
Степень зашламованности на панхроматическом снимке определяется
различными оттенками серого цвета: от самого светлого, почти белого
(максимальная степень зашламованности) до темного, почти черного
(минимальная степень зашламованности). На мультиспектральном снимке
вся информация отображается в цвете. Классифицированное изображение,
позволяет наиболее точно проводить границы распространения зон с
минимальной, средней и максимальной степенью зашламованности.
Здесь четко отмечаются границы галитовой плиты, расположенной в юговосточной части шламохранилища.
Анализ информации, полученной с разновременных снимков, и
классифицированных изображений, полученных в результате их цифровой
обработки, позволил распознать и отобразить на схеме дешифрирования
следующие объекты: ограждающая шламохранилище дамба (внешний
склон, внутренний склон, дорога на вершине дамбы); дно шламохранилища
(незаполненное рассолами и глинисто-галитовыми шламами); заполненное
шламохранилище, с рассолами повышенной минерализации; выход
глинисто-галитовых шламов на поверхность; галитовая плита;
солеотвал.
Объект № 6. Шламохранилице 3 РУ (объединённое)
1 – поверхность солеотвальных комплексов; 2 – склон солеотвала; 3 – вершинная часть
солеотвала; 4 – новые (свежеотсыпанные) участки солеотвалов; 5 – прилегающие к
солеотвалам подтопляемые рассолосборные территории; 6 – участки прилегающие к
солеотвалам, занятые травянистой растительностью; 7 – участки рассолосборной территории
покрытые галитовой коркой; 8 – ограждающая шламохранилища и солеотвалы дамба; 9 –
осушенное дно незаполненных шламохранилищ; 10 – дно незаполненных шламохранилищ
занятое влаголюбивой травянистой растительностью;
11 – дороги; 12 – шламохранилища с различной степенью зашламованности (с различной
мощностью шламовых отводов)
Объект № 6 – заполненное шламохранилище на границе 3 и 1
РУ.
На классифицированном изображении по различным оттенкам
синего цвета можно определить степень зашламованности
хранилища: темно-синим цветом обозначены участки, где количество
глинисто-галитовых шламов в рассолах незначительная, минимальная,
по мере нарастания степени зашламованности рассолов оттенки
синего становятся светлее, достигая светло-голубого, белого
цвета в местах выхода на поверхность глинисто-галитовых
шламов.
В результате дешифрирования были выделены следующие
элементы: ограждающая шламохранилище дамба (внешний склон,
внутренний склон, дорога на вершине дамбы); дно шламохранилища
(незаполненное рассолами и глинисто-галитовыми шламами);
заполненное шламохранилище с рассолами повышенной
минерализации; выход глинисто-галитовых шламов на
поверхность.
Объект № 4. Прилегающая к солеотвалу 3 РУ рассолосборная территория
(северо-восточная часть солеотвала 3 РУ)
Объект № 4. Участок между солеотвалом и дамбой 3РУ расположен на
северо-востоке от солеотвала 3 РУ и включает в себя рассолосборную
канаву у подножья ограждающей дамбы, которая на панхроматическом
снимке отображена темно-серым, почти черным цветом, а на
мультиспектральном темно-синим цветом. Данный объект также включает в
себя ограждающую солеотвал дамбу.
Водотоки отжатых рассолов, стекающих с террикона, и конусы выноса
отображаются на панхроматическом снимке в виде тонких светлых
извилистых линий. На мультиспектральном снимке их сложно выделить из-за
недостаточного пространственного разрешения снимка (10,5 м). Также
выделяются участки, поросшие растительностью, которые имеют темносерый цвет, но светлее, чем у водосборной канавы (на мультиспектральном
снимке они изображены в виде пятен темно-зеленого цвета). Можно выделить
также участки глинисто-галитовых шламов с коркой соли в виде участков
светло-серого почти белого цвета (на мультиспектральном снимке они,
фактически, не заметны). На классифицированном снимке выделяются только
границы террикона и солеотводной канавы.
Характер зарастания Солигорского водохранилища
1.
Верхний (речной)
гидрографический район
Зона 1 – развития
водно-болотной
растительности на участке
сплошного заболачивания
(сплавин)
2. Средний (переходный)
гидрографический район
– развитие надводной
растительности (прибрежноводной растительности)
3. Приплотинный
(озеровидный)
гидрографический
район
Участок 2 - развитие
надводной
растительности на
отмелях
Обновление фрагмента топографической карты по снимку
Фрагмент панхроматического снимка БКА.
Дата съемки 08.09.2014 г.
Результат обновления топографической
карты по снимку
Распределение биомассы фитопланктона по акватории водохранилища Солигорское
Фрагмент мультиспектрального снимка
(синтез 4-3-2; пространственное разрешение –
10,5 м). Дата съемки 08.09.2014 г.
Классифицированное изображение
(псевдоцвета)
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!