Использование разностных снимков для выявления и определения места, площади и объёма незаконных (без разрешительных документов) рубок леса Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 63 М.В. Борзых

Филиал ФГУП «Рослесинфорг» «Запсиблеспроект», Новосибирск

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАЗНОСТНЫХ СНИМКОВ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА, ПЛОЩАДИ И ОБЪЁМА НЕЗАКОННЫХ (БЕЗ РАЗРЕШИТЕЛЬНЫХ ДОКУМЕНТОВ) РУБОК ЛЕСА

M.V. Borzykh

Branch of the Federal State Unitary Enterprise «Roslesinforg» «Zapsiblesprojec»

DIFFERENCE PHOTOGRAPHS APPLICATION FOR REVEALATION, LOCATION AND DETERMINATION OF AREA AND VOLUME OF ILLEGAL (WITHOUT PERMITS) FOREST FELLING

One of the problems to be solved through remote monitoring of forest exploitation conditions is revelation, location and determination of the area and volume of illegal (without permits) forest felling. To facilitate the task difference photographs are suggested to be used. The paper presents the steps of examining program complexes ERDAS Imagine and ENVI capabilities for taking difference photographs.

Мониторинг лесов представляет собой систему наблюдений, оценки и прогноза состояния и динамики лесного фонда в целях устойчивого управления лесами, рационального использования, охраны, защиты и воспроизводства лесов, повышения их средообразующих, водоохранных, защитных, санитарно-гигиенических, рекреационных и других функций.

Практически все актуальные проблемы лесного сектора требуют для своего решения самой актуальной и объективной информации о лесах. Получить такую информацию быстро и достаточно полно позволяют аэрокосмические методы дистанционного зондирования. На сегодняшний день они завоёвывают всё большую популярность. Их основные преимущества перед наземными заключаются в следующем:

- Экономическая эффективность (за счёт сокращения полевых работ);

- Временная эффективность (скорость получения информации на порядки выше);

- Доступность (широкий круг потребителей);

- «объективность» (отражает состояние объекта на момент съёмки);

- Актуальность (материалы съёмки можно получить на различные даты и любую, в том числе, на недоступную полевым способам, местность);

- Обзорность (современная съёмка позволяет снимать огромные территории);

- Экстерриториальность (для съёмки не требуются какие-либо разрешения).

Целью дистанционного мониторинга организации и состояния лесопользования является обеспечение соблюдения основных положений лесного законодательства при организации и осуществлении лесопользования на основе аналитико-измерительного дешифрирования материалов аэрокосмической съёмки.

В процессе проведения дистанционного мониторинга решаются следующие задачи [1]:

- Выявление и определение места, площади и объёма незаконных (без разрешительных документов) рубок леса;

- Выявление нарушений положений нормативных правовых актов при организации и осуществлении лесопользования при определённых видах рубок.

В настоящее время существуют различные программные средства, с помощью которых решаются задачи любого вида мониторинга. Такими средствами являются и программные продукты ERDAS Imagine и ENVI.

В данной статье рассматриваются возможности создания разностных спектрозональных космических снимков для обнаружения и определения новых вырубок в целях мониторинга земель лесного фонда.

Исследования проводилось по следующим этапам:

1. В ERDAS Imagine 9.0:

1.1.В качестве исходных использовались два разновременных снимка (2007 и 2008 годов), находящихся в системе координат Lambert Conformai Conic, и имеющих расширение .img:

1.2.

в в ы in в m » « ïs 53 - + к \ е> <а л □ Я liüinue^i + k V»«Î >

£ >

\У

'2110554.67,1099740.Э9 Lagert GWarrJ Со* -2law«.30,1086901 02 шНялСсЫт*Con*

2007 г. 2008 г.

1.3.Затем создавался разностный снимок путём вычитания яркостей каждого соответствующего пикселя исходных снимков: 2008-2007. Вычитание можно проводить двумя способами.

1.3.1. Используя утилиту Operators:

2. Используя функцию Band Combinations, подбиралось такое сочетание цветовых каналов (RGB), чтобы новые элементы (изменения) отражались наиболее ярко:

я шт шшт я? твт j

Red; 15 img & | | (:Layer_3) —3 I3

17 Green: |5.img 4\ ItLayerJ) J I1 i]

V Blue: 15.img & | | (:Layet_3) —Э13

17 Auto Apply

OK | I Apply "i| Close | Help |

В данном случае (при таком сочетании каналов) изменения (новые вырубки) отображаются оттенками ярко-зелёного, в то время как все остальные объекты, в том числе и «старые» вырубки окрашены в фиолетовые, чёрные и белые тона.

3. Затем экспортируем полученное изображение в формат GEOTIFF, сохраняя выбранную комбинацию каналов, и используем это изображение для определения новых и выявления незаконных рубок:

4. В ENVI 4.5 также открываются два разновременных снимка (2007 и 2008 года) с расширением .TIFF:

5. Так как снимки отличаются охватом территории, а также пространственным разрешением, то необходимо произвести слияние снимков с целью получения общей территории. Используя функцию Layer Stacking, получаем «снимок» на «общую» территорию из 6 каналов:

По сути, это слитое изображение является двумя исходными снимками на общую территорию, что позволяет сформировать из него разностный снимок путём вычитания яркостей каждого соответствующего пикселя по формуле float(Ы)-float(Ъ2):

где Ь1 и Ь2 - каналы R «слитого» снимка, соответствующие снимкам 2008 и 2007 годов

6. Затем открываем слои в последовательности R=разностный снимок, G=B=снимок 2007 года (канал R):

В результате получим изображение, на котором изменения (в том числе новые вырубки) окрашены в ярко-красный цвет, что говорит о том, что коэффициент отражения с течением времени увеличился. Соответственно, если коэффициент отражения уменьшится, то участок будет иметь голубоватый цвет. Неизменившиеся участки имеют серый цвет.

7. Сохраняем полученное изображение в формат GEOTIFF и используем это изображение для определения новых и выявления незаконных рубок:

По результатам исследований можно сделать следующий вывод -использование разностных изображений для обнаружения новых вырубок целесообразно, а также позволяет значительно облегчить процесс дешифрирования, при условии, что оператор отличает новую вырубку, от облака или какого-либо природного объекта. Исследуемые программные комплексы позволяют решать поставленную задачу, но каждый из них имеет свои недостатки. Так, созданный в ERDAS Imagine 9.0 разностный снимок необходимо преобразовывать в формат GEOTIFF. А в ENVI 4.5 требуется, чтобы изображения исходных снимков были одинаковых размеров. И, конечно, обязательно условие географической привязки обоих исходных изображений в одинаковую проекцию.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Методические рекомендации по дистанционному мониторингу организации и состояния лесопользования в лесном фонде РФ, Москва, 2006.

О М.В. Борзых, 2009