Оценка динамики тропической растительности вьетнама по данным многозональной съёмки
На правах рукописи
ЧИНЬ ЛЕ ХУНГ
«ОЦЕНКА ДИНАМИКИ ТРОПИЧЕСКОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ВЬЕТНАМА ПО ДАННЫМ МНОГОЗОНАЛЬНОЙ СЪЁМКИ»
Специальность 25.00.34
Аэрокосмические исследования Земли, фотограмметрия
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Москва – 2011
Работа выполнена на кафедре Космического мониторинга Московского государственного университета геодезии и картографии (МИИГАиК)
Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент
Марчуков Владимир Семёнович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Сладкопевцев Сергей Андреевич
кандидат технических наук, доцент
Лимонов Анатолий Николаевич
Ведущая организация: Научно-исследовательский институт
аэрокосмического мониторинга «Аэрокосмос»
Защита диссертации состоится « 16 » «февраля » 2012 года в «16.00» часов на заседании диссертационного совета Д 212.143.01 при Московском государственном университете геодезии и картографии (МИИГАиК) по адресу: 105064, г. Москва, Гороховский пер., 4 (Зал заседаний Ученого совета).
C диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета геодезии и картографии.
Автореферат разослан «13 » «января » 2012 г.
| Ученый секретарь диссертационного совета | Краснопевцев Б.В. |
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
С начала 70-х годов прошлого столетия дистанционное зондирование Земли стало быстро развиваться как единое многодисциплинарное направление исследований в науке и практике. Основанное более чем на полувековом опыте аэрофотосъемки и тематическом использовании ее результатов (классические методы дистанционного зондирования), оно применяется сегодня в географии, лесном и сельском хозяйстве, океанологии и океанографии, при планировке местности под строительство и т. д.
С 1980 г. во Вьетнаме, дистанционное зондирование вначале применялось для создания топографических и специальных карт при использовании космических изображений, полученных с зарубежных спутников СССР и Франции. Аэрокосмические методы используются для мониторинга растительного покрова с 1997 года. За последние десятилетия выполнен большой объем работ в области дистанционного зондирования растительности, в том числе оценки состояния лесов, определения площади лесных земель, прогноза лесных пожаров, создания и обновления топографических карт разных масштабов.
Известно, что антропогенная деятельность сопровождается негативными процессами, такими как эрозия почв, нарушение лесов, загрязнение водной поверхности, и т.д. Все это, как правило, ведет к появлению серьезных локальных и глобальных экологических изменений, которые необходимо анализировать и оценивать, а также прогнозировать их развитие с целью комплексного исследования изучаемой территории земной поверхности и повышения эффективности использования её природных ресурсов. Аэрокосмические методы дают возможности решения задач оценки динамики земной поверхности, в том числе динамики растительности.
Растительные, в том числе лесные ресурсы, являются основным видом природных ресурсов Вьетнама и играют важную роль в экономике страны. Но в условиях возрастающего разностороннего антропогенного воздействия, лесной покров Вьетнама сильно изменяется. Эти изменения отображаются на космических снимках, соответственно актуальной является разработка новых и адаптация существующих методов обработки, которые позволили бы проводить регулярный мониторинг состояния растительности, оценивать и картографировать ее динамику для того, чтобы предпринимать действия по сохранению и восстановлению природных экосистем. Анализ современного состояния вопроса показал, что космические многозональные снимки обладают значительным потенциалом для использования в области мониторинга растительного покрова. В настоящее время, накоплены огромные объемы космической информации, которая обновляется за счет новой с периодом несколько суток, в тоже время во Вьетнаме не хватает методик автоматизированного дешифрирования космических изображений, адаптированных к особенностям его географической зоны, особенно для целей мониторинга растительного покрова. В диссертационной работе автор исследовал вопросы разработки новых автоматизированных методик, обеспечивающих мониторинг тропической растительности Вьетнама по данным многозональной съемки для оценки ее состояния и динамики.
Актуальность темы настоящей работы, таким образом, обусловлена нерешенностью проблемы информационного обеспечения мониторинга тропической растительности Вьетнама по данным многозональной съемки.
Цель диссертационного исследования состояла в решении актуальной задачи адаптации и разработки современных методик автоматизированного дешифрирования тропической растительности Вьетнама, для оценки её состояния и динамики по разновременным космическим многозональным снимкам.
Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:
- Провести сбор и предварительную обработку данных многозональной съемки на представительные участки территории Вьетнама;
- Исследовать и сравнить эффективность дешифрирования тропической растительности Вьетнама путем одноуровневой контролируемой классификации и современных методов многоуровневой классификации на основе структурно-пространственной модели исходных изображений;
- Исследовать возможности разработки новых индексных изображений для дешифрирования видов тропической растительности Вьетнама.
Материалами для исследовательских работ являлись разновременные космические многозональные снимки, полученные со спутника LANDSAT, топографические и тематические карты (географические карты и карты растительности).
Предметом диссертационного исследования являются разработка новых методик автоматизированного дешифрирования для оценки состояния и динамики тропической растительности по серии разновременных многозональных изображений. Объект исследования – тропическая растительность.
Научная новизна работы. В результате выполнения работы впервые выявлены возможности повышения эффективности дешифрирования тропической растительности за счет использования современных методов многоуровневой классификации. Получены спектральные профили 7 основных видов тропической растительности Вьетнама. Разработан индекс вечнозеленого сомкнутого влажного дождевого тропического леса, равного отношению разности значений интенсивности пикселя в зеленом (0.52 – 0.60 мкм) и среднем ИК-диапазоне (1.55 – 1.75 мкм) и их суммы.
На защиту выносятся следующие научные результаты:
- Методика оценки динамики тропической растительности на основе обработки временных рядов космических изображений с использованием многоуровневой классификации.
- Алгоритм получения индексного изображения вечнозеленого сомкнутого влажного дождевого тропического леса, равного отношению разности значений интенсивности пикселя в зеленом (0.52 – 0.60 мкм) и среднем ИК-диапазоне (1.55 – 1.75 мкм) и их суммы.
- Методика дешифрирования влажных дождевых тропических лесов при отсутствии априорных данных обо всех классах объектов на изображении.
- Спектральные характеристики тропических лесов Вьетнама.
Область применения: разработанные методики могут широко использоваться: в автоматизированных системах контроля и прогноза состояния окружающей природной среды; в лесном и сельском хозяйстве, в динамическом картографировании.
Значимость и практическая ценность работы. Разработанные методики обеспечивают решение исследования текущего состояния и динамики тропической растительности Вьетнама.
Соответствие диссертации Паспорту научной специальности. Полученные результаты диссертационной работы соответствуют пункту 4 «Теория и технология дешифрирования изображений с целью исследования природных ресурсов и картографирования объектов исследования» и пункту 5 «Теория и технология получения количественных характеристик динамики природных и техногенных процессов с целью их прогноза» паспорта специальности 25.00.34 «Аэрокосмические исследования Земли, фотограмметрия», в рамках которой и предлагается к защите данная работа.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 64-ой, 65-ой, 66-ой научно-технической конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых, проходивших в Московском государственном университете геодезии и картографии (Москва, 2009, 2010, 2011), а так же на Международной научно-технической конференции, посвященной 230-летию создания МИИГАиК в рамках «Дней защиты от экологической опасности» и «Международного дня охраны окружающей среды» (Москва, 2009).
Структура диссертационной работы. Диссертационная работа включает введение, 4 главы, заключение, список используемой литературы. Основной текст изложен на 146 страницах, в том числе 16 таблиц, 77 рисунков. Список литературы включает 99 наименований, в том числе 54 на русском и 45 на иностранных языках.
По теме диссертации опубликовано 8 научных работ, 3 из которых в журналах, рекомендованных ВАК.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи работы, её научное и практическое значение. Представлены этапы исследования и структура работы.
Глава 1: АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
Первая глава посвящена рассмотрению особенностей тропических растительных ресурсов мира и Вьетнама, состояния и классификации типов растительности. На основе аналитического обзора литературы определены основные задачи мониторинга растительности Вьетнама.
Проанализированы существующие методы дистанционного зондирования растительности, которые были использованы для мониторинга тропической растительности Камбоджи, Таиланда, Китая, история развития аэрокосмических методов исследования природных ресурсов во Вьетнаме. Сделан вывод о целесообразности использования космических методов и высокой информативности многозональных изображений, достаточной для обеспечения мониторинга растительного покрова Вьетнама.
Рассмотрено существующее в настоящее время программное обеспечение обработки цифровых космических изображений и обосновано использование программного пакета ERDAS IMAGINE. Проведен анализ информативных характеристик изображений с космических спутников серии LANDSAT и определены их возможности при мониторинге природных ресурсов во Вьетнаме.
Глава 2: ИССЛЕДОВАНИЕ И ВЫБОР МЕТОДИК ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ МНОГОЗОНАЛЬНОЙ СЪЕМКИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ОЦЕНКИ ДИНАМИКИ ТРОПИЧЕСКОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ВЬЕТНАМА
Во второй главе проанализированы и определены методики предварительной обработки данных разновременной многозональной съемки для автоматизированного формирования временных серий тематических изображений тропической растительности Вьетнама.
Для реализации методик многоуровневой классификации выбрано использование структурно-пространственной модели изображений, блок-схема создания которой показана на рис.1.
Рис. 1 Блок-схема создания структурно – пространственной модели изображений
Результаты построения структурно-пространственной модели изображений для временной серии их четырех исходных изображений показаны на рис.2.
(а) (б)
(в) (г)
Рис. 2 Результаты построения структурно-пространственной модели изображений 1993 гг. (а), 2000 гг. (б), 2001 гг. (в), 2007 гг. (г). Все изображения получены в ноябре и декабре.
Глава 3: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОЦЕНКИ ДИНАМИКИ ТРОПИЧЕСКОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ВЬЕТНАМА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ МНОГОУРОВНЕВОГО ДЕШИФРИРОВАНИЯ СЕРИИ СНИМКОВ
В третьей главе была исследована эффективность методики дешифрирования тропической растительности путем контролируемого дешифрирования исходных многозональных изображений и контролируемого дешифрирования на основе многоуровневой классификации с использованием структурно – пространственной модели изображений. Проанализирована динамика тропической растительности Вьетнама по результатам дешифрирования. Проведена оценка достоверности дешифрирования на контрольных участках.
Для дешифрирования серии разновременных многозональных изображений применялась контролируемая классификация гиперпараллелепипедным методом с привлечением классификатора по методу максимального правдоподобия для пикселей, попадающих в разные гиперпараллелепипеды. По данным других исследований при классификации лесной растительности метод максимального правдоподобия показал удовлетворительные результаты. На основе проведенного анализа исследуемой территории были определены классы подлежащих дешифрированию объектов, которые представлены в таблице 1 с едиными условными обозначениями для всех результатов дешифрирования, приведенных в данной диссертационной работе.
Таблица 1
Условные обозначения дешифровочных классов
| № | Название дешифровочных классов | Условные обозначения |
| 1 | Сомкнутый влажный смешанный лиственно-хвойный субтропический лес | |
| 2 | Вечнозеленый сомкнутый влажный дождевой тропический лес | |
| 3 | Многолетний лиственный лес | |
| 4 | Смешанный лиственный и бамбуковый лес | |
| 5 | Молодой лес и лесонасаждение | |
| 6 | Невысокий лес на плоскогорьях | |
| 7 | Бамбуковый лес | |
| 8 | Рисовые поля во время созревания урожая | |
| 9 | Рисовые поля после сбора урожая | |
| 10 | Другие виды сельскохозяйственной растительности | |
| 11 | Мелководные объекты гидрографии | |
| 12 | Глубоководные объекты гидрографии | |
| 13 | Сельские застройки с древесной растительностью | |
| 14 | Застройки и пустыри без растительности |
Определение тестовых и контрольных участков выбранных классов объектов осуществлялось на основе визуального дешифрирования отдельных фрагментов исходных изображений с привлечением дополнительных картографических материалов (топографическая карта и карта растительности масштабом 1:100 000, 2002 гг.), а также результатов полевого дешифрирования. Были созданы единые тестовые участки для всех исходных разновременных многозональных снимков на участках территории, незначительно изменившихся за рассматриваемый временной интервал. Одна часть тестовых участков использовалась в качестве «обучающих» для определения параметров используемых классификаторов, другие тестовые участки использовались в качестве «контрольных» при расчете достоверности полученных результатов дешифрирования. Результаты одноуровневого дешифрирования тропической растительности Вьетнама по исходным изображениям показаны на рис. 3.
(а) (б)
(в) (г)
Рис. 3 Результаты дешифрирования тропической растительности Вьетнама по исходным изображениям 1993 гг. (а), 2000 гг. (б), 2001 гг. (в), 2007 гг. (г)
На рис. 4 показаны результаты многоуровневого дешифрирования тропической растительности того же участка территории Вьетнама.
(а) (б)
(в) (г)
Рис. 4 Результаты дешифрирования тропической растительности Вьетнама по структурно-пространственной модели 1993 гг. (а), 2000 гг. (б), 2001 гг. (в), 2007 гг. (г)
Анализ результатов подтверждает преимущество второго подхода к дешифрированию. Контуры и значения площадей многолетних лиственных лесов, полученные в результате дешифрирования с помощью структурно-пространственной модели: 10634.5 га (1993 гг.), 8475.3 га (2000 гг.), 7651.6 га (2001 гг.) и 5240.7 га (2007 гг.), в основном, совпадают с границами лесов, показанными на топографических картах и картах растительности. Результаты одноуровневого дешифрирования по исходным изображениям, полученным в 2000 и 2001 гг. имеют существенные расхождения с данными топографической карты, созданной в 2002 гг.
Для получения корректных всесторонних оценок достоверности классов тропической растительности Вьетнама были построены матрицы ошибок дешифрирования классов 1 – 7 по результатам одноуровневого дешифрирования по исходным изображения и по результатам дешифрирования изображений, предварительно обработанных на основе структурно-пространственной модели. Достоверность проведенной классификации была оценена по контрольным участкам, и переведена в вероятности ошибок, т.е. вероятностей того, что пиксель одного класса будет ошибочно отнесен к другому классу. Для получения матриц использовались одни и те же предварительно сформированные контрольные участки классов объектов. По контрольным участкам определялись:
- Площадь контрольного участка в пикселях -
; - Количество пикселей дешифрированных как класс j -
Значение элементов матрицы 
определялись по формуле:
Значение элементов центральной диагонали матрицы (i=j) определяют вероятность правильной классификации i-ого класса в процентах. Остальные элементы матрицы 
соответствуют вероятности ложной классификации класса i, как класс j.
Пример результата дешифрирования контрольного участка сомкнутого влажного смешанного лиственно-хвойного субтропического леса на невысоких горах показан на рис. 5.
 |  |  |  |
 |  |  |  |
Рис. 5 Контрольные участки для сомкнутого влажного смешанного лиственно-хвойного субтропического леса 1993, 2000, 2001 и 2007 гг.
Оценка проведенной классификации показывает, что при использовании одноуровневой классификации, средние достоверности дешифрирования составляли 66%, 75%, 79% и 84% соответственно для изображения 1993, 2000, 2001, 2007 гг. Использование структурно-пространственной модели позволяет повысить достоверность дешифрирования тропической растительности Вьетнама до 93%, 91%, 90% и 93% соответственно. Таким образом, достоверность дешифрирования при использовании структурно-пространственной модели увеличивается в среднем на 16%. Площади типов тропических лесов, определенные по результатам одноуровневой и многоуровневой показаны в таблицах 2, 3 соответственно.
Таблица 2
Площади типов растительности, определенные по результатам одноуровневого дешифрирования разновременных многозональных изображений
| № | Название типов растительности | Площадь (га) | |||
| 1993 | 2000 | 2001 | 2007 | ||
| 1 | Сомкнутый влажный смешанный лиственно-хвойный субтропический лес | 73758.7 | 45613.7 | 43484.7 | 28212.4 |
| 2 | Вечнозеленый сомкнутый влажный дождевой тропический лес | 5399.1 | 1500.5 | 3392.4 | 9263.5 |
| 3 | Многолетний лиственный лес | 17865.6 | 13187.7 | 4072.0 | 8377.9 |
| 4 | Смешанный лиственный и бамбуковый лес | 6022.7 | 4505.6 | 12994.0 | 11936.6 |
| 5 | Молодой лес и лесонасаждение | 9208.2 | 40577.1 | 37728.6 | 32945.0 |
| 6 | Невысокий лес на плоскогорьях | 46459.3 | 68284.8 | 58977.1 | 58145.2 |
| 7 | Бамбуковый лес | 32943.1 | 6165.2 | 7863.8 | 15440.8 |
Таблица 3
Площади типов растительности, определенные по результатам дешифрирования разновременных многозональных изображений на основе структурно-пространственной модели изображений
| № | Название типов растительности | Площадь (га) | |||
| 1993 | 2000 | 2001 | 2007 | ||
| 1 | Сомкнутый влажный смешанный лиственно-хвойный субтропический лес | 78631.3 | 52460.5 | 49246.2 | 25975.8 |
| 2 | Вечнозеленый сомкнутый влажный дождевой тропический лес | 2990.5 | 2535.9 | 2453.2 | 2358.3 |
| 3 | Многолетний лиственный лес | 10634.5 | 8475.3 | 7650.9 | 5240.7 |
| 4 | Смешанный лиственный и бамбуковый лес | 9723.2 | 9577.7 | 6742.9 | 33277.5 |
| 5 | Молодой лес и лесонасаждение | 14648.2 | 43751.8 | 57911.9 | 41247.4 |
| 6 | Невысокий лес на плоскогорьях | 48313.9 | 65398.0 | 51415.3 | 68387.9 |
| 7 | Бамбуковый лес | 17544.6 | 7331.8 | 6316.4 | 3774.6 |
Анализ результатов дешифрирования тропической растительности Вьетнама по современной методике путем создания структурно-пространственной модели показал, что лесные земли в 1993, 2000, 2001, 2007 гг. захватывают 65.6%, 68.0%, 66.2%, 64.9% всей площади исследуемой территории соответственно. Площадь лесного покрова в 2000 гг. повысилась по сравнению с 1993 гг. на 2%. Повышение площадей лесных земель в 2000 гг. объясняется увеличением площади лесонасаждения и бамбукового леса при выполнении государственного плана восстановления и озеленения территорий нарушенных лесов. Площадь лесного покрова в периоде с 2000 до 2007 гг. немного уменьшилась. По сравнению с 2000 гг., площадь лесного покрова в 2007 гг. снизилась на 3%. В таблице 4 показано изменение в распределении различных типов тропической растительности Вьетнама в периодах 1993 – 2000, 2000 – 2007 и 1993 – 2007.
Таблица 4
Изменение в распределении различных видов лесной тропической растительности Вьетнама на исследуемой территории
| № | Название типов растительности | Изменение площади (%) | ||
| Период 1993 - 2000 | Период 2000 - 2007 | Период 1993 - 2007 | ||
| 1 | Сомкнутый влажный смешанный лиственно-хвойный субтропический лес | -33.3 | -53.7 | -67.0 |
| 2 | Вечнозеленый сомкнутый влажный дождевой тропический лес | -15.2 | -7.3 | -21.2 |
| 3 | Многолетний лиственный лес | -20.3 | -42.3 | -50.7 |
| 4 | Смешанный лиственный и бамбуковый лес | -1.5 | 351.5 | 242.3 |
| 5 | Молодой лес и лесонасаждение | 198.7 | -4.3 | 181.6 |
| 6 | Невысокий лес на плоскогорьях | 35.4 | 5.8 | 41.5 |
| 7 | Бамбуковый лес | -58.2 | -56.3 | -78.5 |
Глава 4: АНАЛИЗ СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТРОПИЧЕСКОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ВЬЕТНАМА И РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ДЕШИФРИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ СПЕКТРАЛЬНЫХ ИНДЕКСОВ
В четвертой главе исследованы спектральные профили основных видов растительности Вьетнама. Были исследованы опубликованные работы по созданию спектральных индексов растительности, в том числе тропическая растительность на территории Камбоджи, Таиланда, Мехико, Китая,… и разработан новый спектральный индекс 
вечнозеленого сомкнутого влажного дождевого тропического леса. Проанализированы результаты дешифрирования вечнозеленого сомкнутого влажного дождевого тропического леса по разработанному спектральному индексу 
и по структурно-пространственной модели изображений.
На рис. 6 показаны усредненные спектральные профили по участкам сомкнутого влажного смешанного лиственно-хвойного субтропического леса на невысоких горах, вечнозеленого сомкнутого влажного дождевого тропического леса, многолетнего лиственного леса, смешанного лиственно-бамбукового леса, невысокого леса на плоскогорьях, молодого и лесонасаждения, бамбукового леса (для съемки 2000 гг.).
По рисунку видно, что спектральные кривые этих растительных сообществ незначительно различаются и представляют классический спектральный профиль растительности. Наибольшие различия наблюдаются в зеленом и среднем инфракрасных диапазонах (2 и 5 каналах). Таким образом, зеленый и средний ИК-диапазоны (1.55 – 1.75 мкм) наиболее пригодны для автоматизированного распознавания этих видов тропической растительности Вьетнама.
Рис. 6 Усредненные спектральные профили и их дисперсия видов тропической растительности Вьетнама для ноября
| Сомкнутый влажный смешанный лиственно-хвойный субтропический лес | |
| Вечнозеленый сомкнутый влажный дождевой тропический лес | |
| Многолетний лиственный лес | |
| Смешанный лиственный и бамбуковый лес | |
| Молодой лес и лесонасаждение | |
| Невысокий лес на плоскогорьях | |
| Бамбуковый лес |
Главным преимуществом использования индексных изображений является легкость их получения и решения с их помощью задач на основе тестовых участков (эталонов) небольшого числа классов.
Наиболее интересна спектральная характеристика вечнозеленого сомкнутого влажного дождевого тропического леса. Этот вид растительности расположен по всей территорией Вьетнама с высотой не более 800 м на севере и 100м на юге. Дождевые тропические леса имеют наиболее богатую флору и фауну. Область произрастания этих лесов охватывает низменные или низкогорные районы экваториального пояса, где в год выпадает не менее 1200 мм осадков. Здесь четко выражены сухой и влажный сезоны. Влажный сезон длится с октября по март, средняя влажность в нем составляет 85%.
Спектральная характеристика вечнозеленого сомкнутого влажного дождевого тропического леса имеет вид, существенно отличающийся от спектральных характеристик других видов тропической растительности. Анализ спектральных кривых вечнозеленого сомкнутого влажного дождевого тропического леса и водной поверхности показал, что наиболее информативными диапазонами для выделения их являются зеленый и средний ИК-диапазон. На спектральном профиле этого класса отсутствует подъем в области 0.63 – 1.75 мкм спектрального диапазона, характерный для объектов зеленой растительности. Причиной этого эффекта является большое количество водяных паров, концентрирующихся во влажном дождевом тропическом лесу. Выявленная особенность позволяет осуществить распознавание данного класса по форме спектрального профиля.
В диссертационной работе для обработки космических изображений с целью определения пространственного положения и площадей сомкнутых влажных дождевых тропических лесов предлагается использовать следующий спектральный индекс:
где 
- значение интенсивности пикселя в зеленом диапазоне, 
- значение интенсивности пикселя в среднем ИК-диапазоне.
Для вечнозеленого сомкнутого влажного дождевого тропического леса, значение 
положительно и составляет менее 0.3. Для других типов тропической растительности, а также открытых почв и грунтов значение 
отрицательно. Форма спектрального профиля влажного сомкнутого тропического леса весьма близка к форме спектральных профилей объектов гидрографии.
Проведенные расчеты показали, что значения индекса 
для водной поверхности более 0.5, таким образом, по индексному изображению 
возможно эффективное разделение влажных тропических лесов и водных поверхностей. На рис. 7 показаны полученные индексные изображения 
. Результат их дешифрирования показан на рис.8.
а) б) в)
Рис. 7 Индексные изображения 
2000 гг. (а), 2001 гг. (б), 2007 гг. (в).
В диссертационной работе была разработана методика дешифрирования вечнозеленого сомкнутого влажного дождевого тропического леса на основе изображений индекса 
. Для дешифрирования сомкнутого влажного дождевого тропического леса по индексным изображениям 
достаточно сформировать эталонные участки данного класса и эталонные участки объектов гидрографии, которые достаточно легко определяются по исходным изображениям. Классификация выполняется гиперпараллелепипедным методом с использованием метода максимального правдоподобия для пикселей, попадающих в оба гиперпараллелепипеда.
С целью получения оценки достоверности дешифрирования дождевого тропического леса по предлагаемым индексным изображениям было выполнено дешифрирование того же участка территории по исходным изображениям с определением полного набора эталонных участков присутствующих объектов.
Сравнительный анализ значений площадей вечнозеленого сомкнутого влажного дождевого тропического леса, полученных по результатам дешифрирования индексных изображений 
, и многослойных изображений полного набора данных многозональной съемки, показал различие порядка 10% (таб. 5). Полученные результаты показали возможность и целесообразность оперативного определения влажных дождевых тропических лесов по методу классификации индексных изображений 
.
а) б) в)
Рис. 8 Дешифрирование влажных лесов на индексных изображениях 
2000 гг. (а), 2001 гг. (б), 2007 гг. (в).
| Водная поверхность | Влажный тропический лес |
Таблица 5
Площади вечнозеленого сомкнутого влажного дождевого тропического леса при дешифрировании по исходным данным многозональной съемки и по индексному изображению 
| № | Методы дешифрирования | Площадь вечнозеленого сомкнутого дождевого тропического леса (гектар) | ||
| 2000 | 2001 | 2007 | ||
| 1 | По исходным изображениям | 2535.93 | 2453.16 | 2358.29 |
| 2 | По индексному изображению  | 2868.38 | 2763.44 | 2138.90 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Диссертационная работа содержит результаты исследований и разработок автора, которые можно рассматривать как решение научной задачи по выбору и развитию методик автоматизированного дешифрирования серий разновременных многозональных снимков для мониторинга состояния и оценки динамики тропической растительности Вьетнама.
По результатам диссертационной работы сделаны следующие основные выводы:
- Методика оценки динамики тропической растительности на основе обработки временных рядов многозональной съемки высокого пространственного разрешения (LANDSAT) на основе структурно-пространственной модели позволяет более эффективно дешифрировать различные типы тропической растительности Вьетнама по сравнению с классификацией исходных зональных изображений. Достоверность дешифрирования при использовании структурно-пространственной модели увеличивает в среднем на 16%;
- Эксперименты по классификации тропической растительности Вьетнама путем структурно-пространственной модели изображений показали возможность дешифрирования вечнозеленых сомкнутых влажных дождевых лесов, многолетних лесов, смешанных лиственно-бамбуковых лесов, молодых лесов и лесонасаждений, бамбуковых лесов с достаточным уровнем достоверности;
- Полученные результаты дешифрирования тропической растительности по данным разновременных многозональных снимков LANDSAT обеспечивают возможность создания и обновления карт растительности масштаба 1: 100 000, а также создания карт динамики растительности масштаба 1: 100 000;
- Спектральный анализ тропической растительности Вьетнама показал, что наиболее информативными зонами для вечнозеленого сомкнутого влажного дождевого тропического леса являются зеленый и средний ИК-диапазон.
- Разработанный спектральный индекс
и методика дешифрирования влажных дождевых тропических лесов дают возможность достоверно классифицировать вечнозеленые сомкнутые влажные дождевые тропические леса с существенным сокращением трудоемкости, позволяя более оперативно оценивать их состояние и динамику.
В результате решения этих задач достигнута цель диссертации – адаптация и разработка новых методик автоматизированного дешифрирования тропической растительности Вьетнама, для оценки её состояния и динамики по разновременным космическим многозональным снимкам.
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
- Марчуков В.С., Чинь Ле Хунг. Анализ спектральных характеристик тропической растительности Вьетнама и разработка методов дешифрирования на основе спектральных индексов // Изв. Вузов. «Геодезия и Аэрофотосъемка». 2011. –№3. –С. 74 – 77.
- Марчуков В.С., Чинь Ле Хунг. Методы выявления динамики тропической растительности Вьетнама путем автоматизированного дешифрирования временных рядов многозональных снимков // Исследование Земли из космоса. 2011. –№ 3. –С. 75 – 85.
- Ву Зань Туен, Чинь Ле Хунг. Исследование эффективности классификации космических изображений путем наращивания однородных областей для обновления карт использования земель Вьетнама // Изв. Вузов. «Геодезия и Аэрофотосъемка». 2011. –№ 5. –С. 42 – 46.
- Чинь Ле Хунг. Исследование динамики тропической растительности Вьетнама по временным рядам многозональной съемки KA LANDSAT // Сборник статьей по итогам научно-технических конференций, МИИГАиК, приложение к журналу Изв. Вузов. «Геодезия и Аэрофотосъемка». вып. 3. 2010. –С. 53 – 57.
- Чинь Ле Хунг. Разработка метода выявления динамики тропической растительности на основе разности изображений // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2011. –№ 7. –С. 232 – 234.
- Чинь Ле Хунг. История развития аэрокосмических методов мониторинга растительности Вьетнама // Сборник статьей IV Всероссийской научно-практической конференции «Мониторинг природных экосистем», МНИЦ ПГСХА, Пенза. 2010. –С. 127 – 130.
- Чинь Ле Хунг. Классификация типов растительности на основе космических изображений // Сборник научных трудов XII Межвузовского научно-практического семинара-конкурса студентов, аспирантов и молодых ученых по проблеме «Инновационные технологии в экологии», проведенного в рамках «Дней защиты от экологической опасности», МИИГАиК. 2009. –С. 39 – 46.
- Чинь Ле Хунг, Марчуков В.С. Автоматизированное дешифрирование тропической растительности Вьетнама по временным рядам многозональной съемки КА LANDSAT // Сборник статьей Всероссийской научной конференции «Пространственная организация, функционирование, динамика и эволюция природных, природно-антропогенных и общественных географических систем», ВятГГУ, Киров. 2010. –С. 354 – 361.
