Адаптивні методи виявлення змін довкілля за допомогою мультиспектральних космічних знімків Землі на прикладі території Солотвино
DOI:
https://doi.org/10.36023/ujrs.2021.8.1.187Ключові слова:
різночасові космічні знімки, зміни довкілля, адаптивні методиАнотація
Описано методи виявлення змін довкілля за допомогою двох різночасових мультиспектральних космічних знімків Землі, які можуть бути використані для оцінки змін еколого-геологічної обстановки і контролю динаміки процесів в реальному масштабі часу, з метою попередження надзвичайної екологічної ситуації. Створення та функціонування системи постійного геоекологічного моніторингу на основі космічної інформації передбачає виявлення відносних змін довкілля за двома мультиспектральними космічними знімками Землі, отриманими через певний проміжок часу. Для цього необхідно розробити і застосувати адаптивні методи (індекси) виявлення відносних змін. Пропонуються три методи, які адаптуються до конкретних знімків, для знаходження оптимального рішення, що максимізує відносні зміни за двома різночасовими мультиспектральними космічними знімками Землі. При цьому перший метод вибирає один оптимальний канал зі всіх каналів знімка, другий метод – два оптимальні канали зі всіх каналів і третій – чотири оптимальні канали зі всіх каналів. Відомі методи дають оцінку наявності чи відсутності змін на двох різночасових зображеннях, але не дають інформації про напрямок змін. Пропоновані індекси можуть приймати додатні та від’ємні значення, які відображають тенденцію змін на місцевості. Від’ємні значення індексів, отримані на території біля смт Солотвино Тячівського району Закарпатської області, відповідають ділянкам з найбільш динамічними змінами довкілля таких екзогенних процесів як карстові воронки та озера, а додатні значення відповідають збільшенню площ рослинності. Результати порівняння застосування індексу виявлення змін на двох різночасових мультиспектральних космічних знімках Землі за чотирма, двома каналами і одним каналом показали, що збільшення числа каналів може дати більш обґрунтовану картину змін, але для конкретизації цих змін необхідні матеріали наземних спостережень.
Посилання
Barnea D.I., Silverman H.F. (1972). A class of algorithms for fast digital registration. IEEE Transactions on Computer, Vol. 21, 179-186.
Brown L.G. (1992). A survey of image registration techniques. ACM Computing Surveys, 24(4), 325–376.
Castro, E. Morandi C. (1987). Registration of translated and rotated images using finite Fourier transforms. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol. 9(5), 700-703.
Fedorovsky O.D, Yakymchuk V.G, Arkhipov A.I, Porushkevych A.Yu., Stankevych S.A, Sukhanov K.Yu., Titarenko O.V. (2010). Forecasting and searching for oil and gas deposits based on vegetation spectrofotometry. Geoinformatics, Vol. 3, 44-47. (in Ukrainian).
Forsyth D.A., Ponce J. (2004) Computer Vision: A Modern Approach. Prentice Hall, 928p.
Gienko G. A., Gienko A. Y. (2013). Mapping spatial changes using multi-temporal satellite images. https://cyberleninka.ru/article/v/kartografirovanie-izmeneniy-mestnosti-s-ispolzovaniem-raznovremennyh-materialov-kosmicheskoy-semki. (in Russian).
Gotinyan V.S, Tomchenko O.V, Ryabenko Y.M, Dobridnik L.D. (2008). Estimation of tendencies of manifestation of dangerous natural processes (on the example of the southern part of Tyachiv district of Zakarpattia region). Proceedings of the regional meeting: Opportunities for satellite technologies to help solve the problems of Transcarpathia. Uzhhorod, 27-28. (in Ukrainian).
Lu D., Mausel P., Brondizio E., Moran E. (2004). Change detection techniques. Intern. Journ. of Remote Sensing, Vol. 25, no. 12, 2365–2401.
MultiSpectral Instrument (MSI) SENTINEL-2 Overview. (2020). Retrieved from https://sentinel.esa.int/web/sentinel/technical-guides/sentinel-2-msi/msi-instrument.
Process and analyze all types of imagery and data. (2020). Retrieved from www.harrisgeospatial.com/Software-Technology/ENVI.
Radke R.J., Andra S., Al-Kofahi O., Roysam B. (2005). Image change detection algorithms: a systematic survey. IEEE Transactions on Image Processing, Vol. 14, no. 3, 294–307.
Shapar A., Taranenko O. (2018). Determination of techogenic and natural changes in the mining lands by remote sensing data. Ecological Safety, Vol. 2 (26), 64-69. (in Ukrainian). https://doi.org/10.30929/2073-5057.2018.2.64-69
Shekhunova S.B., Alekseyenkova M.V., Stadnichenko S.M. (2019). Regularities of natural and antropogenig hazardous geological processes development for Solotvino (Transcarpathia, Ukraine) Collection of Scientific Works of the Institute of geological Sciences NAS of Ukraine, Vol. 12, 70-83. (in Ukrainian) https://doi.org/10.30836/igs.2522-9753.2019.185745
Shekhunova S.B., Alekseyenkova M.V., Stadnichenko S.M., Siumar N.P. (2015). The integrated geological model of Solotvino structure as a tool to assess geoecological sustainability of Solotvynorocksalt deposit. Collection of Scientific Works of the Institute of geological Sciences NAS of Ukraine, Vol. 8, 233-250. (in Ukrainian) https://doi.org/10.30836/igs.2522-9753.2015.146791
Stankevich S.А., Piestova I.А. (2014). Vegetation cover changes mapping within Kiev metropolis agglomeration using long-term time series of Landsat multispectral satellite imagery. Current problems in remote sensing of the Earth from space, Vol. 11. no 2,187-196. (in Russian).
Stoeckl L, Banks V, Shekhunova S, Yakovlev Y. (2020). The hydrogeological situation after salt-mine collapses at Solotvyno, Ukraine. Journal of Hydrology: Regional Studies, Vol. 30, Article 100701. https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2020.100701
Tomchenko O., Zhyrnov P., Pidlisetska I., Mykolaenko O. (2019). Remote assessment of earth’s surface deformation dynamics above Solotvyno salt mine. 13th International Scientific Conference Monitoring of Geological Processes and Ecological Condition of the Environment. Kiev, 1 – 5. https://doi.org/10.3997/2214-4609.201903269.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійні умови: автори зберігають авторські права та надають журналу право першої публікації на твір, одночасно ліцензований за міжнародною ліцензією Creative Commons Attribution License International CC-BY, що дозволяє іншим поділитися твором з підтвердженням авторства твору та первинною публікацією в цьому журналі.
Автори, направляючи рукопис у редакцію «Українського журналу дистанційного зондування Землі», погоджуються з тим, що редакції передаються права на захист і використання рукопису (переданого до редакції журналу матеріалу, в т. ч. такі об’єкти авторського права як фотографії автора, рисунки, схеми, таблиці тощо), в тому числі на відтворення у пресі та мережі Інтернет, на поширення, на переклад рукопису на будь-які мови, експорту та імпорту примірників журналу зі статтею авторів з метою розповсюдження, на доведення до загального відома. Зазначені вище права автори передають редакції без обмеження терміну і на території всіх країн світу без обмеження в т. ч. на території України.
Автори гарантують наявність у них виняткових прав на використання переданого редакції матеріалу. Редакція не несе відповідальності перед третіми особами за порушення даних авторами гарантій. За Авторами залишається право використання їх опублікованого матеріалу, його фрагментів і частин в особистих, у тому числи наукових і освітянських цілях. Права на рукопис вважаються переданими Авторами редакції з моменту підписання до друку випуску журналу, в якому він публікується. Передрук матеріалів, опублікованих у журналі, іншими фізичними та юридичними особами можливий тільки зі згоди редакції, з обов’язковим зазначенням випуску журналу, в якому було опубліковано матеріал.
