Geoinformatika 2018; 2(66) : 24-33
УДК 626/628:528.574
ГЕОИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ КОСМИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ЧЕРНОГО МОРЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СНИМКОВ NOAA
В.Н. Еремеев1, Г.Я. Красовский2, Т.С. Куковская1, В.В. Радчук3, В.В. Радчук3
1 Государственное научное учреждение “Отделение морской геологии и осадочного рудообразования НАН Украины” ул. Олеся Гончара, 55 б, Киев 01054, Украина, e-mail: t.kukovska@gmail.com
2 Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского “Харьковский авиационный институт”, ул. Чкалова, 17, Харьков 61070, Украина, e-mail: g.krasovskiy@khai.edu
3 Институт телекоммуникаций и глобального информационного пространства НАН Украины, г. Киев, бульвар Чоколовский, 13, Украина, e-mail: valentyn.radchuk@gmail.com
Целью исследований, результаты которых представлены в статье, стал поиск путей повышения эффективности мониторинга акватории Черного моря на основе методов дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) и геоинформационных систем (ГИС). В соответствии с целью исследований, было предусмотрено создание и обоснование оригинальной методики обработки данных ДЗЗ, получаемых со спутников NOAA.
В результате проведенных исследований были сформированы первичные требования к снимкам, в зависимости от решаемых задач. Например, для определения процесса «цветения» воды достаточно применять снимки низкого пространственного разрешения в одном или нескольких спектральных каналах, а уточнение контуров определенных участков моря можно проводить по данным среднего и высокого разрешения. Анализ внутреннего процесса абразии берега требует данных среднего и высокого пространственного разрешения, но для определения местоположения этого процесса можно использовать данные низкого пространственного разрешения. Выявлено, что идентификацию точечных процессов загрязнений (таких, как речной сток) можно осуществлять при привлечении материалов космической съемки низкой разрешения при условии территориальной протяженности “языка” стока более чем на 1 км. Анализ же точных контуров разлива и внутреннего распределения химических веществ необходимо проводить с применением данных ДЗЗ среднего и высокого разрешения.
После установления возможностей материалов космической съемки для решения задач мониторинга морских акваторий было выделено несколько направлений применения снимков низкого разрешения. Это — идентификация и анализ процесса “цветения” воды; определение процессов абразии берега; идентификация и первичный анализ точечных источников загрязнения морей.
В основу алгоритма классификации данных ДЗЗ положено яркостные характеристики полученных данных. На многоканальных космических снимках яркостные характеристики проявляют неоднородность поверхностного слоя морской поверхности по различным признакам — это может быть химический состав толщи воды, плотность микрочастиц, температурные различия и тому подобное. На первом этапе обработки таких данных важно идентифицировать различия яркостных характеристик в каждом канале съемки. Общий алгоритм классификации включает в себя основные и вспомогательные этапа.
Реализация приведенной схемы обработки изображений со спутников NOAA базируется на постоянном анализе реальных данных, позволяет определять необходимые и наиболее эффективные методы их обработки. На этом этапе результаты классификации отражаются в цветовой гамме, где изменение цвета характеризует изменение характеристик поверхности моря. Для определения точных групп классификации необходимо анализировать данные космической съемки с применением результатов наземных измерений. Это необходимо для разработки алгоритма распознавания объектов по данным ДЗЗ.
Возможности разработанного алгоритма классификации данных ДЗЗ рассмотрены на примере снимков со спутников NOAA поверхности Черного моря, которые были получены в летний сезон 2016 года.
Указанную информационную технологию с использованием снимков со спутников NOAA предлагается применять для решения практических задач исследования как природных процессов, так и процессов, возникающих в результате антропогенных воздействий, а также для информационной поддержки задач управления экологической безопасностью и рациональным использованием природных ресурсов Черного моря.
Ключевые слова: ГИС-технология, экологический мониторинг, векторная карта, морская поверхность.