Geoinformatika 2018; 2(66) : 24-33
УДК 626/628:528.574
ГЕОІНФОРМАЦІЙНА ТЕХНОЛОГІЯ КОСМІЧНОГО МОНІТОРИНГУ ЧОРНОГО МОРЯ З ВИКОРИСТАННЯМ ЗНІМКІВ NOAA
В.М. Єремеєв1, Г.Я. Красовський 2, Т.С. Куковська 1, В.В. Радчук3, І.В. Радчук3
1Державна наукова установа “Відділення морської геології та осадочного рудоутворення НАН України” вул. Олеся Гончара, 55 б, Київ 01054, Україна, e-mail: t.kukovska@gmail.com
2Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут”, вул. Чкалова, 17, Харків 61070, Україна, e-mail: g.krasovskiy@khai.ed
3Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України, Чоколівський бульв., 13, Київ 03186, Україна, e-mail: valentyn.radchuk@gmail.com
Метою досліджень, результати яких представлені в статті, став пошук шляхів підвищення ефективності моніторингу акваторії Чорного моря на основі методів дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) та геоінформаційних систем (ГІС). Відповідно до мети досліджень, було передбачено створення та обґрунтування оригінальної методики обробки даних ДЗЗ, одержуваних із супутників NOAA.
В результаті проведених досліджень були сформовані первинні вимоги до знімків, в залежності від розв’язуваних задач. Наприклад, для визначення процесу “цвітіння” води досить застосовувати знімки низької роздільної здатності в одному або декількох спектральних каналах, а уточнення контурів певних ділянок моря можна проводити за даними середньої і високої роздільної здатності. Аналіз внутрішнього процесу абразії берега вимагає даних середньої і високої роздільної здатності, але для визначення місця розташування цього процесу можна використовувати дані низької роздільної здатності. Виявлено, що ідентифікацію точкових процесів забруднень (таких, як річковий стік) можна здійснювати при залученні матеріалів космічної зйомки низької роздільної здатності за умови територіальної протяжності “язик” стоку більш ніж на 1 км. Аналіз же точних контурів розливу і внутрішнього розподілу хімічних речовин необхідно проводити із застосуванням даних ДЗЗ середньої та високої роздільної здатності.
Після встановлення можливостей матеріалів космічної зйомки для вирішення завдань моніторингу морських акваторій було виділено декілька напрямів застосування знімків низької роздільної здатності. Це — ідентифікація та аналіз процесу “цвітіння” води; визначення процесів абразії берега; ідентифікація та первинний аналіз точкових джерел забруднення морів.
В основу алгоритму класифікації даних ДЗЗ належить характеристики яскравості отриманих даних. На багатоканальних космічних знімках характеристики яскравості виявляють неоднорідність поверхневого шару морської поверхні за різними ознаками — це може бути хімічний склад товщі води, щільність мікрочастинок, температурні відмінності тощо. На першому етапі обробки таких даних важливо ідентифікувати відмінності характеристик яскравості в кожному каналі зйомки. Загальний алгоритм класифікації включає в себе основні та допоміжні етапу.
Реалізація наведеної схеми обробки зображень з супутників NOAA базується на постійному аналізі реальних даних, дозволяє визначати необхідні і найбільш ефективні методи їх обробки. На цьому етапі результати класифікації відображаються в кольоровій гамі, де зміна кольору характеризує зміну характеристик поверхні моря. Для визначення точних груп класифікації необхідно аналізувати дані космічної зйомки із застосуванням результатів наземних вимірювань. Це необхідно для розробки алгоритму розпізнавання об’єктів за даними ДЗЗ.
Можливості розробленого алгоритму класифікації даних ДЗЗ розглянуті на прикладі знімків із супутників NOAA поверхні Чорного моря, які були отримані в літній сезон 2016 року.
Вказану інформаційну технологію з використанням знімків із супутників NOAA пропонується застосовувати для вирішення практичних завдань дослідження як природних процесів, так і процесів, що виникають в результаті антропогенних впливів, а також для інформаційної підтримки задач управління екологічною безпекою і раціональним використанням природних ресурсів Чорного моря.
Ключові слова: ГІС-технологія, екологічний моніторинг, векторна карта, морська поверхня.