Развитие методов и автоматизированных технологий спутникового мониторинга пахотных земель

Использование многолетних временных рядов вегетационного индекса по данным MODIS позволяет строить многолетние признаки распознавания, значения которых зависят от особенностей динамики временных рядов. Эти признаки используются при обучаемой классификации на два класса (пашня и естественная растительность) методом максимального правдоподобия. В основе алгоритма построения многолетних признаков распознавания лежит учёт особенностей динамики развития растительности, связанных с наличием севооборота.

В настоящее время карты используемых пахотных земель строятся на основе анализа временных рядов спутниковых данных длиной шесть лет. Полученные оценки точности карт позволяют говорить о выявлении более 85% используемых пахотных земель России в целом. Выполненная на основе границ полей в Южном федеральном округе валидация карты показала, что сумма ошибок классификации первого и второго рода составила около 12%.

Такая точность распознавания используемых пахотных земель на территории основного зернового пояса России, автоматизация метода построения карты пахотных земель на всю территорию России и достаточная точность географической привязки спутниковых данных позволяют выявлять вновь распаханные и вышедшие из сельскохозяйственного оборота земли.

По данному направлению были проведены следующие работы:

• Проведено исследование признаков, используемых для классификации пахотных земель. Проанализированы и описаны их свойства, оценена разделимость классов «пашня»-«естественная растительность». Проведен анализ пространственной изменчивости вероятности верного детектирования классов.
   
• Проведена валидация карты используемых пахотных земель для регионов ЮФО с использованием векторных карт границ сельскохозяйственных полей. Сумма ошибок первого и второго рода составила 12%.
   
• С использованием метода картографирования используемых пахотных земель была построена карта пахотных земель по спутниковым данным за 2003-2008 годы.
   
• Сравнение текущей карты и карты, построенной по данным за 2002-2007 годы, позволило выявить заброшенные в 2003 году земли сельскохозяйственного назначения (не обрабатываемые более 5 лет) и вновь распаханные в 2008 году земли.
   
• Разработан и апробирован алгоритм оперативного выявления посевов озимых культур в весенне-летний период вегетации на основании итеративного алгоритма классификации методом максимального правдоподобия.

 

 

Рис. 1 Результаты выявления заброшенных и вновь распаханных сельскохозяйственных земель по данным MODIS