Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОНАІИЯ. Достнкения в области дастаїгциокно-го зондирования (ДЗ) за последние два десятилетия показали, что прцродоресурсіше и иетеорологиччские искусствешше спутники Зеили (ИСЗ) явллвтся иоаяши техническим средством для решешія шгогш: задач мониторинга поверхности нашей планети. Дашше дистанционного зондирования (ДДЗ) успешно используются в картографии, сельском хозяйстве, метеорологии и в других направлениях науки о Зеиле.
Наиболее подробную информацию о свойствах назешшх объектов дают прнродоресурсше ИСЗ. Однако особешюсти установленных і-а этих спутниках сканирующих мультиспектралышх радиометров и ыалая высота полета не обеспечивают високуи периодичность получения информации, необходинуо при исследовании таких динамичных процессов, как, например, состояние биосферы. Кроме того, при изучении наземных объектов часто сталкиваются с проблемой "загрязнения" спутникового снимка облаками, поскольку на большинстве ныне действущих спутниках установлена аппаратура пассивного зондирования.
Трудности, связанные' с низкой периодичностью съемки и "загрязнением" снимков облаками, во многом преодолеваются за счет использования ДДЗ метеорологических спутников, обеспечивающих исследователей ежедневной оперативной информацией о подстилащей поверхности Земли. Однако ыелкомасштабность снимков, получаемых с таких спутников, усугубляет проблему "смешанных" элементов изображения (пэлов), отображающих одновременно фрагменты нескольких разнородных объектов. Такие "мелкие" объекта, как, например, поля посевов, сельскохозяйстіїешші культур, ча космических снимках метеорологических спутников практически полностью представлены "cue-
ианныаи" пзлвш. ^Появляется необходимость пересмотра как сацей постановил задач распошіаваішя псследуешх объектов, так н ііатбші-шческих юетодов UX реіііОІИЛ.
З.МЛ2КТШЗІІ0Є ИЗВЛЄЧВІіЕО ПСЛСЗШХ СЕЄДЄНИЙ из ДДЗ, когда ШШ,
однії спішок является иоситллеи нескольких мегабайт информации, нсиысшшо беа применения ОШ. іишатюразацая вычислительной техники и доступность ДДЗ метеорологических спутьиков позволяет реализовать настольную систему автоматизированной обрчбот.-а снимков, обеспечивающую полную технологическую цепочку обработки ДДЗ от предварительной обработки до тематической интерпретации как в исследовательских целях, так и длл решения практических задач. Поэтому пойти разработки нових методов распознавании возникает необ-ходомост-. выбора методов предварительной обработки ДЦЗ, ренее воа-лагагиейся на специализированные центры npueua спутниковой икцюр-мациш.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью работы является разработка комплекса математических методов а алгоришов обработки ДДЗ метеорологических спутников для косшческих систеи мониторинга динамичных объектов поверхности Зешш. Поставлены и решены следуw-ідо задачи:
1) разработан метод автоматизированной классификации основных
природных образованна на спутниковых снимках малого разрешения,
основанный на применении матеиатического аппарата теории нечетких
множеств;
2) разработан метод перехода от нечеткой спектралыю-
яркостной характеристики класса объектов к лингвистической оценке
его состояния і
*
3) созданы алгоритмы предварительной обработки ДДЗ, включаю-
щие навигации спутниковых снимков и коррекцию искахл«цего влияния атмосферы на регистрируемое рппаратурой спутника отраженное по-верхностьч Земли солнечное излучение в красном и ближнем инфракрасной диапазонах спектре;
4) разработана методика автоматизированной обработки спутниковых и няземішх даншх для оперативной оценки состолішл посевов озимых культур на ра'шшх стадиях вегетации.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ заключается в следующем:
Г) предложен новий в ДЗ подход к интерпретации нечетких кластеров как нечетких спектральних характериспг: глассов объектов поверхности Зешм;
2) разработан новий метод автоматизированного обучения классификатора ДДЗ метеорологических спупшков;
?,) предлояян новий мртод построения лингвистической оценки состояния класса объектов по ДДЗ п нззеююй опорной информации;
4) получено решение едней из ваяных задач агрометеорологии за счет использования ДДЗ п применения нових иетодов^их сЗработти.
ПА ЗАЩИТУ ШГОСІПСЯ: :
I) иптод интерпретации результатов нечеткой кластеризации мультпепектральннх ДДЗ как нечетких спектральных характеристик классов объектов поверхности Земли;
?,) метод построении не'.'еткит спектральных эталон:)» классов объектов поверхности Земля, основсюшй на пчепзрічоч PTjAWTP^Kftiira типових нечетких спектральных xapaxTejsncraK спектрлльнорчздєлЕмш классов объектов;
Я) метод автомьтаческой классифшшии основных классов объектов поверхности Землі, основанный на прпиеноиии алгоритма нечеткой кластеризации ДДЗ с яогледуидам сравнением нечетких клигтероя г.
нечеткими спектральными эталонами;
-
метод восстановления параметров зависимости между данными дистанвдокного зондирования и точечными наземными измерениям исследуемого классе объектов и получения литігвистическоя оценки его состояния;
-
методика аптоматизировашгой обработки ДДЗ метеорологических ИСЗ и неземных данных для оперативной оценки состояния посевов озимой пше}шцн на ранних стадиях вогетацга для степных районов.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ работы:
-
методика оценки состояния посевов озимых культур, утвержденная и рекомендованая Роскомгидрометом в качества руїсоводящего документа для специалистов агрометслуябы, используется в практике агрометеорологического обеопечеїшя сельскохозлйствешюго производства;
-
программы предварителі.ной обработки ДДЗ метеорологически* спутников используются Главным вычислительным центром Роскоигидро-иета;
-
разработанша комплекс методов л алгоритмов автоматизированной обработки ДДЗ может слукить основой при создании систем космического мониторинга динамичных объектов поверхности Земли.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные полонешя диссертационной работы докладывались и обсуждались не неумном семинаре НПО "Плането" (г. Москве, апрель IS86r.); Рабочем Сояещанли в Центральном институте прог зов ВНР (г. Будапешт, октябрь I98G г.); Всесоюзной конференции "Обработка изображений и ^дастанцяошше исследования" ( г. Новосибирск , июнь 1984 г.); Всесоюзной конфоренции "Метода и средства темптическоЗ обработки аэрокосыической инчрмаігли" (г. Звенигород, впредь 1986г.); Центральной методической комиссии по
гидрометеорологическим прогнозам Роскомгидромета (г. Москва, март 1988г.); Всесоюзном совещании "Агрометеорологическое обеспечение агропромышленного комплекса страны" (г. Целиноград, 26-28 сентября 1988 г.)! Всесоюзном совещании "Применение спутниковой информации в работе прогностических подразделений Роскомгидромета при гидрометеорологическом обеспечении народного хозяйства" (г. Москва, 7-П декабря 1988г. >! Всесоюзной конференции "Метода и средства дистанционного зондирования Земли и обработки космической информа--щш в интересах народного хозяйства" (г. Рязань, сентябрь 1989г.); Межведомственном Научном совете по проблеме "Агрометеорология" (г. Ашхабад, сентябрь 1991 г.); Конференции по экологии Восточных Карпат (г. Кошице, ЧСФР, 1991 г.).
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 9 печатних работ, випущено 3 научно-технических отчета.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы из 78 н;.именований. Общий объем работы 108 страниц, включая 18 рисунков и 4 таблицы.