Окончание табл. 4.4.

Дуб (коричневый) и осина (зеленый)

Сосна (оранжевый), липа (желтый) и осина (зеленый)

Карта растительности на территорию заказника «Ичалковский» Нижегородской области, полученная с помощью нейронных сетей, представлена на рис. 4.16.

Рис. 4.16. Карта растительности на территорию заказника «Ичалковский» Нижегородской области, полученная с помощью нейронных сетей

4.5.4. Создание карты растительности территории Ичалковского бора методами автоматизированного дешифрирования и нейронных сетей по обучающим выборкам

Для создания карты растительности территории Ичалковского бора был выбран третий метод, который основан на нейронных сетях NeRIS с выбором эталонов. Для его выполнения была выбрана следующая комбинацияканалов: 5-7-6, то есть ближний инфракрасный (Near Infrared, NIR) – ближний инфракрасный (Short Wavelength Infrared, SWIR 3) – ближний инфракрасный

(Short Wavelength Infrared, SWIR 2).

99

Основным способом при камеральном дешифрировании является способ эталонного дешифрирования. Алгоритмы классификации при автоматизированном дешифрировании работают на представлении о свойствах объекта. Для их формирования программу «обучают» по эталонам, которые при этом называются обучающей выборкой. Обучающая выборка, представляющая собой набор векторных слоев, составлялась на основе полевых исследований и карты лесоустройства. Было выделено 14 эталонных участков: береза молодая (3 участка), липа, осина (3 участка), клен, сосна спелая (2 участка), сосна приспевающая(2 участка), поле и зарастающее поле. Выборки с заданными весами были использованы при обучении нейронной сети. Промежуточный вариант карты растительности территории Ичалковского бора и нейронная сеть показаны на рис. 4.17.

Рис. 4.17. Промежуточная карта растительности территории Ичалковского бора

Карта растительности на территорию Ичалковского бора Нижегородской области, полученная методом автоматизированного дешифрирования на основе нейронных сетей с использованием эталонов, представлена на рис. 4.18. Можно заметить, что данный метод достаточно точно отразил расположение сосны, осины, березы. Площади, занимаемые каждым видом растительности, были рассчитаны геоинформационными методами и представлены в табл. 4.5, а сравнение изображений контуров растительности приведено в табл. 4.6.

100

Рис. 4.18. Карта растительности на территорию Ичалковского бора, полученная методом автоматизированного дешифрирования на основе нейронных сетей с использованием эталонов

Т а б л и ц а 4.5. Площади растительности Ичалковского бора

101

Т а б л и ц а 4.6. Сравнение основных контуров на карте растительности территории Ичалковского заповедника, полученной методомавтоматизированногодешифрированиянаосновенейронныхсетей, с использованием эталонов растительности на исходной карте лесоустройства

В общем виде технологическая схема выполненных исследовательских работ приведена на рис. 4.19.

Выполнивкомплексработнатерриториюгосударственногоприродного заказника «Ичалковский» Нижегородской области по автоматизированному дешифрированиюнаосноверазличныхалгоритмовможносделатьследующие выводы:

- в процессе проведения рекогносцировки на территории Ичалковского бора были разработаны и пройдены 4 маршрута, на каждом из которых

102

выбраны эталонные участки в количестве 11 штук: 5 участков на первом маршруте, 3 – на втором, 2 – на третьем и 1 – на четвертом;

Рис. 4.19. Технологическая схема автоматизированного дешифрирования различными методами

-в результате выполнения классификации без обучения на основе алгоритмов ISODATA были выделены 11 классов объектов, составлена карта растительности территории государственного природного заказника «Ичалковский» Нижегородской области, полученная методом автоматизированного дешифрирования;

-в результате выполнения классификации на основе нейронных сетей NeRIS была составлена карта растительности на территорию заказника «Ичалковский». Данный метод по сравнению с методом ISODATA более точно описывает состав растительности;

-в результате выполнения классификации с обучением на основе нейронных сетей NeRIS с выбором эталонных участков составлена карта растительности на территорию Ичалковского бора. Особенностью этой карты является то, что применение автоматизированной технологии опиралось на комплексное использование эталонов и нейронных сетей.

Перспективность рассмотренных методов автоматизированного дешифрирования заключается не только в снижении трудозатрат и

103

экономической эффективности работ по дешифрированию, но и в получении достоверной информации о природных комплексах, видах и состоянии растительного покрова на территории ООПТ на основе алгоритмов искусственного интеллекта, как технологий будущего в области мониторинга

икартографии.

4.6.Работы по отображению рельефа местности на территории

заказника

Анализ имеющихся картографических материалов показал отсутствие на территорию природного заказника «Ичалковский» приемлимых плоских трёхмерных геоизображений. Для их получения было решено использовать космические снимки и матрицы высот, некоторые сведения о которых были приведены в подразделе 4.1 настоящего отчёта.

Главным критерием при отображении поверхности рельефа является сохранение основных орографических элементов, т.е. поверхность должна отвечать требованиям гидрологической корректности.

Исходные данные ДЗЗ в виде матриц высот представляют собой информацию об участках местности между кратными значениями широты и долготы в системе координат и картографическойпроекции,которые требуют перед анализом предварительной трансформации и корректировки границ. Чтобы повысить качественные характеристики ЦМР исследователи в основном стараются объединить или откорректировать данные матриц высот SRTM и AsterGDEM путем их соединения. При выполнении нами работ исходная матрица AsterGDEM (рис. 4.20) была проанализирована, в результате чего были выявлены ошибки в матрице высот, частично исключенные при дальнейшей обработке.

В связи с высокой корреляцией значений максимальных погрешностей DEM с наличием или отсутствием лесных массивов, необходимо дополнительно выделить классы ячеек, принадлежащих группе древесной растительности. Границы поверхностей для корректуры исходной DEM определялись из данных ДЗЗ путём вычисления индекса NDVI (стандартизированный индекс различий растительного покрова). Исходная модель индекса NDVI на исследуемый участок с цвето-теневой отмывкой приведена на рис. 4.21.

После получения зон растительного покрова с применением интерполяционных методов, фильтров сглаживания авторской разработки и калькулирования поверхностей была получена матрица поправок в модель рельефа (рис. 4.22).

104

Рис.4.20.Исходнаяцифроваямодельрельефа(AsterGDEM)наисследуемый участок с цвето-теневой отмывкой

Рис. 4.21. Исходная модель индекса NDVI на исследуемый участок с цвето-теневой отмывкой

Рис. 4.22. Матрица поправок с цвето-теневой отмывкой

105

После использования матрицы исходного рельефа и матрицы поправок была получена итоговая матрица рельефа местности (рис. 4.23).

Рис. 4.23. Матрица рельефа местности

После получения регулярной матрицы рельефа местности (без применения структурных орографических линий) проводилась интерполяция горизонталей, их генерализация и сглаживание (рис. 4.24).

Рис. 4.24. Матрица рельефа с отображением горизонталей

На рис. 4.25 представлена полученная по изложенной выше технологии карта рельефа местности на территории Государственного природного заказника «Ичалковский» Нижегородской области.

106