Биосфера
<<  Сравнительный анализ основных методик сохранения биоразнообразия в эксплуатационных лесах бореальной зоны Эколого-биологическая характеристика achillea millefolium l Как компонента лугового растительного сообщества  >>
Дистанционные методы мониторинга растительности бореальных экосистем
Дистанционные методы мониторинга растительности бореальных экосистем
Структура сообщения
Структура сообщения
IGBP discover карта по данным AVHRR/NOAA
IGBP discover карта по данным AVHRR/NOAA
SPOT 4 – VEGETATION Инструмент
SPOT 4 – VEGETATION Инструмент
SPOT 4 – VEGETATION Инструмент
SPOT 4 – VEGETATION Инструмент
Данные SPOT 4 - VEGETATION
Данные SPOT 4 - VEGETATION
Метод анализа данных
Метод анализа данных
Нормализованный Разностный Индекс Снега : NDSI
Нормализованный Разностный Индекс Снега : NDSI
Детектирование «шумовых» пикселей
Детектирование «шумовых» пикселей
Детектирование «шумовых» пикселей
Детектирование «шумовых» пикселей
Создание сезонных мозаик изображений
Создание сезонных мозаик изображений
Сезонные мозаики изображений
Сезонные мозаики изображений
Сезонные мозаики изображений и фенологические изменения в лесах
Сезонные мозаики изображений и фенологические изменения в лесах
Индекс Волнового Подобия - WLI
Индекс Волнового Подобия - WLI
Двуспектральный Градиентный Индекс Влажности - BGWI
Двуспектральный Градиентный Индекс Влажности - BGWI
Угловые эффекты освещения и наблюдения поверхности : BRDF
Угловые эффекты освещения и наблюдения поверхности : BRDF
Анизотропность отражения поверхности : помеха или полезная информация
Анизотропность отражения поверхности : помеха или полезная информация
Статистический анализ угловых условий зондирования при селекции
Статистический анализ угловых условий зондирования при селекции
Несут ли угловые параметры отселектированных по max NDVI наблюдений
Несут ли угловые параметры отселектированных по max NDVI наблюдений
MRPV BRDF модель
MRPV BRDF модель
SARLI - относительные линейные индексы анизотропности отражения
SARLI - относительные линейные индексы анизотропности отражения
Оценка SARLI по временным сериям наблюдений
Оценка SARLI по временным сериям наблюдений
Оценка анизотропных свойств отражения поверхности северной Евразии по
Оценка анизотропных свойств отражения поверхности северной Евразии по
SARLI и структурные свойства наблюдаемой поверхности
SARLI и структурные свойства наблюдаемой поверхности
Дистанционные методы мониторинга растительности бореальных экосистем
Дистанционные методы мониторинга растительности бореальных экосистем
Основные этапы тематической классификации
Основные этапы тематической классификации
Принципы семантической интерпретации кластеров
Принципы семантической интерпретации кластеров
Тематически обусловленные критерии интерпретации кластеров
Тематически обусловленные критерии интерпретации кластеров
Физически обусловленные критерии интерпретации кластеров
Физически обусловленные критерии интерпретации кластеров
Примеры интерпретации кластеров в RED-NIR спектральном пространстве
Примеры интерпретации кластеров в RED-NIR спектральном пространстве
Дистанционные методы мониторинга растительности бореальных экосистем
Дистанционные методы мониторинга растительности бореальных экосистем
Легенда карты (рабочая версия)
Легенда карты (рабочая версия)
Сравнение с имеющимися данными по площади лесов
Сравнение с имеющимися данными по площади лесов
Сравнение с имеющимися данными по площади хвойных лесов
Сравнение с имеющимися данными по площади хвойных лесов
Сравнение с имеющимися данными по площади лиственных лесов и болот
Сравнение с имеющимися данными по площади лиственных лесов и болот
?
?
Этапы и цели валидации
Этапы и цели валидации
Стратегия качественной валидации
Стратегия качественной валидации
Стратегия количественной валидации: общие подходы
Стратегия количественной валидации: общие подходы
Развитие континентального мониторинга: анализ предпосылок
Развитие континентального мониторинга: анализ предпосылок
Потребности в континентальном мониторинге растительности
Потребности в континентальном мониторинге растительности
Черты современного этапа развития средств наблюдений Земли
Черты современного этапа развития средств наблюдений Земли
Приоритетные оптические средства наблюдения растительности
Приоритетные оптические средства наблюдения растительности
Классификация подходов к анализу данных и примеры
Классификация подходов к анализу данных и примеры
Приоритетные направления развития методов анализа данных
Приоритетные направления развития методов анализа данных
Приоритетные тематические задачи
Приоритетные тематические задачи

Презентация на тему: «Дистанционные методы мониторинга растительности бореальных экосистем Евразии на континентальном уровне: состояние и приоритеты». Автор: bartase. Файл: «Дистанционные методы мониторинга растительности бореальных экосистем Евразии на континентальном уровне: состояние и приоритеты.ppt». Размер zip-архива: 5820 КБ.

Дистанционные методы мониторинга растительности бореальных экосистем Евразии на континентальном уровне: состояние и приоритеты

содержание презентации «Дистанционные методы мониторинга растительности бореальных экосистем Евразии на континентальном уровне: состояние и приоритеты.ppt»
СлайдТекст
1 Дистанционные методы мониторинга растительности бореальных экосистем

Дистанционные методы мониторинга растительности бореальных экосистем

Евразии на континентальном уровне : состояние и приоритеты С.А. Барталев Институт по окружающей среде и устойчивому развитию Объединенный Исследовательский Центр Европейской Комиссии

2 Структура сообщения

Структура сообщения

Новая карта типов земного покрова северной Евразии по данным SPOT 4 - VEGETATION : метод и результаты Приоритеты развития мониторинга растительности бореальных экосистем Евразии на континентальном уровне с использованием дистанционных методов

3 IGBP discover карта по данным AVHRR/NOAA

IGBP discover карта по данным AVHRR/NOAA

Глобальная карта земного типов земного покрова, полученная в рамках проекта IGBP DISCover по данным радиометра AVHRR со спутника серии NOAA

4 SPOT 4 – VEGETATION Инструмент

SPOT 4 – VEGETATION Инструмент

Пространственное разрешение : 1.15 км при наблюдении в надир 1.7 км при отклонении оси визирования до +/- 500 спектральные диапазоны : 0.43 – 0.47 мкм 0.61 – 0.68 мкм 0.78 – 0.89 мкм 1.58 – 1.75 мкм

5 SPOT 4 – VEGETATION Инструмент

SPOT 4 – VEGETATION Инструмент

Геометрическая точность : совмещение изображений в спектральных каналах 0.1 км совмещение разновременных изображений 0.3 км абсолютное местоположение пикселя 0.5 км

Периодичность обзора: до 2-3 раз наблюдений в сутки в бореальной зоне

6 Данные SPOT 4 - VEGETATION

Данные SPOT 4 - VEGETATION

Тип данных - Стандартные продукты S10, включая : измерения спектральной яркости в каналах вегетационный индекс NDVI данные о геометрических условиях зондирования Географический охват : 420N - 750N и 50E - 1800E Временной интервал : с 3-ей декады марта 1999 по 1-ю декаду ноября 1999

7 Метод анализа данных

Метод анализа данных

WLI

SARLI

BGWI

SCD

База данных ГИС (топографические и тематические карты, DEM и др.)

Этап 1: Предварительная обработка изображений и получение улучшенных продуктов данных

Этап 2: Классификация и тематический анализ данных

Карта типов земного покрова

Сезонные мозаики

Маски "шумов"

Тематиче- ские маски

Начальная идентификация кластеров

Спектрально временные кластеры

Семантические кластеры

Детектирование «шумовых» пикселей

Получение улучшенных продуктов данных

Слияние в тематические классы

Декомпозиция семантически сложных кластеров

Моно-семантические кластеры

8 Нормализованный Разностный Индекс Снега : NDSI

Нормализованный Разностный Индекс Снега : NDSI

From Hall et al., 1998: "Algorithm Theoretical Basis Document (ATBD) for the MODIS Snow-, Lake Ice- and Sea Ice-Mapping Algorithms. Version 4.0"

9 Детектирование «шумовых» пикселей

Детектирование «шумовых» пикселей

Этап 1: Детектирование пикселей с влиянием снега и облаков по фиксированным пороговым критериям

Пиксель с координатами в фиксированное время наблюдения t*

Множество пикселей с наличием снега множество пикселей с наличием облаков множество пикселей с наличием снега и/или облаков

10 Детектирование «шумовых» пикселей

Детектирование «шумовых» пикселей

Этапы 2?J: Детектирование сбойных пикселей и пикселей с остаточным влиянием снега/облаков по адаптивным пороговым критериям с использованием временных серий данных

11 Создание сезонных мозаик изображений

Создание сезонных мозаик изображений

По-канальное осреднение во времени свободных от влияния шумов данных наблюдений в границах сезонных "окон": Весна : апрель - июнь Лето : июнь - август Осень : август - октябрь

Весна

Осень

Лето

Временные "окна" по сезонам

Учет фенологии зональных экосистем

12 Сезонные мозаики изображений

Сезонные мозаики изображений

13 Сезонные мозаики изображений и фенологические изменения в лесах

Сезонные мозаики изображений и фенологические изменения в лесах

Насаждения лиственницы в Якутии

14 Индекс Волнового Подобия - WLI

Индекс Волнового Подобия - WLI

Пахотные земли

Где

15 Двуспектральный Градиентный Индекс Влажности - BGWI

Двуспектральный Градиентный Индекс Влажности - BGWI

Летняя мозаика изображений NIR-MIR-RED

BGWI-NDVI- BGWI

Заболоченные земли

BGWI

Анализируемый пиксель

Вода

SWIR

NIR

16 Угловые эффекты освещения и наблюдения поверхности : BRDF

Угловые эффекты освещения и наблюдения поверхности : BRDF

VZA

SZA

VZA - зенитный угол наблюдения SZA - зенитный угол Солнца PHA - фазовый угол

Изображение

17 Анизотропность отражения поверхности : помеха или полезная информация

Анизотропность отражения поверхности : помеха или полезная информация

From Boston University Department of Geography and Center for Remote Sensing Bi-directional Reflectance Distribution Function (BRDF) and Albedo Research web-page (http://geography.bu.edu/brdf)

18 Статистический анализ угловых условий зондирования при селекции

Статистический анализ угловых условий зондирования при селекции

наблюдений по критерию максимума NDVI

M(PHA) - M(VZA) - M(SZA)

M (?) = mj (? (?*, t) ? t ? CP(?*, t) ? 1) ? - один из угловых параметров условий зондирования t - время наблюдения ?* - координаты пикселя CP(?*, t) - множество "шумовых" пикселей M (?) - среднее от ?

Z

SZA

N

SAA

VAA

19 Несут ли угловые параметры отселектированных по max NDVI наблюдений

Несут ли угловые параметры отселектированных по max NDVI наблюдений

информацию ?

20 MRPV BRDF модель

MRPV BRDF модель

21 SARLI - относительные линейные индексы анизотропности отражения

SARLI - относительные линейные индексы анизотропности отражения

поверхности

22 Оценка SARLI по временным сериям наблюдений

Оценка SARLI по временным сериям наблюдений

?t=4

NIR

SWIR

SARLI1 = 0.58 SARLI2 = 0.60

Максимум R2= 0.93

23 Оценка анизотропных свойств отражения поверхности северной Евразии по

Оценка анизотропных свойств отражения поверхности северной Евразии по

SARLI

RED-NIR: SARLI1 - SARLI1 - SARLI2

NIR-SWIR: SARLI1 - SARLI1 - SARLI2

24 SARLI и структурные свойства наблюдаемой поверхности

SARLI и структурные свойства наблюдаемой поверхности

SARLI1 и полнота насаждений

Z

SZA

N

SAA

VAA

25 Дистанционные методы мониторинга растительности бореальных экосистем
26 Основные этапы тематической классификации

Основные этапы тематической классификации

ISODATA кластеризация сезонных мозаик изображений в каналах Rred , Rnir и Rswir [ 3 мозаики х 3 канала ] для выявления однородных в спектрально-временном отношении групп пикселей [150 кластеров] ; Начальная семантическая интерпретация и кодирование с формированием семантических кластеров ; Последовательная декомпозиция семантически сложных кластеров с использованием доступных улучшенных продуктов данных и вспомогательных данных ; Формирование тематических классов путем объединения идентичных моно-семантических кластеров

27 Принципы семантической интерпретации кластеров

Принципы семантической интерпретации кластеров

Синергизм использования тематических знаний/фактов и физических критериев, а именно : Географических, ландшафтных и других закономерностей Физических свойств поверхности и их временной динамики Двунаправленность процесса интерпретации, а именно : выдвижение семантических гипотез на основе априорных тематических знаний/фактов и оценка их согласованности с физическими свойствами кластеров выдвижение семантических гипотез на основе физических свойств кластеров и оценка их согласованности с имеющимися тематическими знаниями/фактами

28 Тематически обусловленные критерии интерпретации кластеров

Тематически обусловленные критерии интерпретации кластеров

Географическое месторасположение Физико-географическая характеристика местности (климат, высота над уровнем моря и т.д.) Ландшафтные закономерности развития экосистем Пространственная структура, т. е. компактность или дисперсность Пространственное окружение / контекст Известные факты воздействия (природного или антропогенного) на экосистему Закономерности динамики экосистем (сезонной, сукцесионной и т.д.) другие критерии

29 Физически обусловленные критерии интерпретации кластеров

Физически обусловленные критерии интерпретации кластеров

Положение и сезонная динамика кластеров в пространстве спектральных каналов относительно опорных элементов (линия почв, линия максимума LAI - Leaf Area Index) ; Положения проекций кластеров в пространстве значений отдельных индексов/улучшенных продуктов и их комбинаций, а именно : BGWI SARLI в пространстве WLI и максимального значения NDVI в течении вегетационного сезона SCD (продолжительность залегания снежного покрова)

30 Примеры интерпретации кластеров в RED-NIR спектральном пространстве

Примеры интерпретации кластеров в RED-NIR спектральном пространстве

разносезонных мозаик

Осень

Лето

Весна

31 Дистанционные методы мониторинга растительности бореальных экосистем
32 Легенда карты (рабочая версия)

Легенда карты (рабочая версия)

Типы земного покрова

Лишенные раститель- ности

Леса

Болота

Травяной покров

Другая раститель- ность

Кустарники

Тундра

Смешанные I

Смешанные насаждения с преобладанием хвойных пород

Смешанные II

Смешанные насаждения с преобладанием лиственных пород

Смешанные III

Смешанные насаждения с примерно равным участием хвойных и лиственных пород

Темнохвойные

Моховые

Хвойные

Луга

Лишайниковая

Прибрежная

Открытая почва

Гари

Светлохвойные

Лиственные

Сухие степи

Осоковые

Моховая

Снега, льды

С.-Х. Земли

Лиственничные

Водная мозаика

Заболоченная

Вода

Кустарниковая

Застройки

Лиственные

Смешанные I

Cмешанные II

Cмешанные III

33 Сравнение с имеющимися данными по площади лесов

Сравнение с имеющимися данными по площади лесов

Статистика по всем лесам, 1998

774250.9

Данные РСЛХ, 1998

643048.3

Карта Лесов СССР (ред. А.С. Исаев, 1990)

791049.9

GLC 2000

796047.3

34 Сравнение с имеющимися данными по площади хвойных лесов

Сравнение с имеющимися данными по площади хвойных лесов

263160.6

Данные РСЛХ, 1998

Данные РСЛХ, 1998

245521.4

Карта Лесов СССР, 1990

364342.9

GLC 2000

246412.4

GLC 2000

368025.4

35 Сравнение с имеющимися данными по площади лиственных лесов и болот

Сравнение с имеющимися данными по площади лиственных лесов и болот

134366.3

116567.9

GLC 2000

181609.5

GLC 2000

105323.5

Данные РСЛХ, 1998

Данные РСЛХ, ГУЛ 1993

36 ?

?

Пример сравнения карты GLC 2000 с изображениями SPOT-HRV

Изображение SPOT-HRV

SPOT4-VGT мозаика

Упрощенная GLC 2000 карта

Упрощенная карта лесов СССР

37 Этапы и цели валидации

Этапы и цели валидации

Этап I. Качественная валидация карты выявление и устранение грубых ошибок в карте оценка круга потенциальных пользователей карты Этап II. Количественная валидация карты получение численных интегральных оценок пользовательской точности карты, а также в разрезе : отдельных экосистем и классов отдельных географических регионов

38 Стратегия качественной валидации

Стратегия качественной валидации

Формирование регулярной сети ячеек ( 20 х 40 ) и разработка протокола валидации систематическая оценка карты экспертами по различным экосистемам (леса, тундра, с.-Х. Земли и т.Д.) Выборочная оценка добровольными экспертами по регионам с использованием internet-системы доступа к данным, вспомогательным материалам (карты, изображения высокого разрешения и т.Д.) И документирования результатов валидации систематизация и использование результатов качественной валидации для улучшения карты

39 Стратегия количественной валидации: общие подходы

Стратегия количественной валидации: общие подходы

Использование спутниковых изображений высокого разрешения и выборочных наземных данных для обучения и оценки метода анализа формирование и анализ стратифицированной репрезентативной случайной выборки наблюдений высокого разрешения с учетом : представительности отдельных классов пространственной сложности / мозаичности отдельных экосистем экологической важности классов / регионов анализ результатов и получение численных оценок пользовательской точности карты

40 Развитие континентального мониторинга: анализ предпосылок

Развитие континентального мониторинга: анализ предпосылок

Потребность в информации Общечеловеческие аспекты Международные и межгосударственные отношения Национальные и региональные задачи Технические предпосылки Средства дистанционного зондирования Средства удаленного доступа к данным/продуктам Экономические предпосылки Стоимость данных дистанционного зондирования Формирование рынка информационных услуг Методические предпосылки Методы обработки и анализа спутниковых данных Интеграция с методами пространственного моделирования и геоинформатики

41 Потребности в континентальном мониторинге растительности

Потребности в континентальном мониторинге растительности

Моделирование климата и других биосферных процессов ; международные соглашения : kyoto protocol, UN CBD и др.; Лесное хозяйство : стратегическое планирование и управление лесами на федеральном уровне; охрана лесов от пожаров и оценка их воздействия ; оценка размеров лесопользования ; выявление и оценка зон экологической напряженности ; модели прогноза и оценки урожайности с.-Х. Культур ; …

42 Черты современного этапа развития средств наблюдений Земли

Черты современного этапа развития средств наблюдений Земли

Возможности наблюдения в широком диапазоне величин пространственного разрешения (от метров до километров) ; возможности наблюдений в различных диапазонах спектра ; временное разрешение (частота) наблюдений ; возможности многоугловых наблюдений ; уровень стандартной предварительной обработки данных ; скорость и простота доставки данных пользователю ; стоимость данных

43 Приоритетные оптические средства наблюдения растительности

Приоритетные оптические средства наблюдения растительности

Данные низкого и среднего разрешения ( 250 м - 1 км ) AVHRR / NOAA VEGETATION / SPOT-4 MODIS и MISR / TERRA MERIS / ENVISAT Данные высокого разрешения ( 10 - 30 м ) Landsat-7 / ETM HRVIR / SPOT-4 МСУ-Э / Метеор Данные сверхвысокого разрешения ( 1 - 3 м ) IKONOS Quick Bird

44 Классификация подходов к анализу данных и примеры

Классификация подходов к анализу данных и примеры

Классификация (обнаружение) объектов наблюдения / явлений Типы земной поверхности / растительности Действующие пожары, гари … Оценивание параметров растительности в непрерывных шкалах Фракционный состав и структурные свойства покрова Индекс листовой поверхности LAI APAR … Мониторинг динамики состояния растительности Сезонные / фенологические явления Качественные изменения состояния

45 Приоритетные направления развития методов анализа данных

Приоритетные направления развития методов анализа данных

Интеграция физических моделей в процесс анализа : Моделей спектрального смешения ; BRDF моделей ; Моделей сезонной динамики растительности ; Интеграция тематических фактов и знаний в процесс анализа : Базы пространственных (не спутниковых) данных ; Экспертные системы ; Биоклиматические, экологические и др. модели ; Мультисенсорный подход (синергизм данных) На уровне исходных данных ; На уровне результатов анализа данных ;

46 Приоритетные тематические задачи

Приоритетные тематические задачи

выявление и оценка качественных изменений растительного покрова с использованием данных VEGETATION/SPOT-4 и выборочных наблюдений с высоким разрешением (HRVIR/SPOT и МСУ-Э/Метеор) мониторинг фенологических изменений растительного покрова по данным VEGETATION/SPOT-4 и NOAA/AVHRR оценка биофизических параметров и структурных характеристик растительности (поисковая фаза) : параметры горизонтальной структуры (проективное покрытие, фракционный состав) параметры вертикальной структуры растительности LAI, FPAR, APAR, NPP

«Дистанционные методы мониторинга растительности бореальных экосистем Евразии на континентальном уровне: состояние и приоритеты»
http://900igr.net/prezentacija/ekologija/distantsionnye-metody-monitoringa-rastitelnosti-borealnykh-ekosistem-evrazii-na-kontinentalnom-urovne-sostojanie-i-prioritety-137843.html
cсылка на страницу

Биосфера

16 презентаций о биосфере
Урок

Экология

30 тем
Слайды
900igr.net > Презентации по экологии > Биосфера > Дистанционные методы мониторинга растительности бореальных экосистем Евразии на континентальном уровне: состояние и приоритеты