Использование спектральных показателей в определении термокарстовых озер по данным дистанционного зондирования

№2 (2021)

УДК 528.88
DOI: 10.47148/1609-364X-2021-2-67-74

А.Е. Пшеничников

АннотацияОб авторахСписок литературы
Представлены результаты применения шести спектральных показателей (AWEI, MNDWI, NDVI, NDWI, TCW, WRI) для выделения термокарстовых озер в тундровых ландшафтах севера Якутии. Для оценки точности дешифрирования озер проводился расчет средней квадратической ошибки (СКО). Минимальное значение СКО равно 0,11 км2 и соответствует индексу NDWI. Практически идентичный результат (0,12 км2) у индекса WRI, чуть хуже (0,15 км2) у индекса NDVI. Самую высокую среднюю квадратическую ошибку имеет индекс MNDWI (7,02 км2). Визуальный анализ также показал лучшее дешифрирование водоемов с помощью индексов NDWI, WRI и NDVI, что позволяет использовать указанные показатели для автоматического выделения водоемов.
Пшеничников Артем Евгеньевич
Кандидат географических наук, Доцент кафедры картографии и геоинформационных систем Института наук о Земле,
Тюменский государственный университет, 625003, Россия, Тюмень, ул. Володарского,  д. 6, e-mail: a.e.pshenichnikov@utmn.ru
  1. Катаев М.Ю., Бекеров А. А. Методика обнаружения водных объектов по многоспектральным спутниковым измерениям // Доклады ТУСУР. – 2017. – Т. 20. – № 4. – С. 105–108.
  2. Кравцова В.И., Быстрова А.Г. Изменение размеров термокарстовых озер в различных районах России за последние 30 лет // Криосфера Земли. – 2009. – Т. 13. – № 2. – С. 16–26.
  3. Курганович К.А., Носкова Е.В. Использование водных индексов для оценки изменения площадей водного зеркала степных содовых озер юго-востока Забайкалья по данным дистанционного зондирования // Вестник Забайкальского государственного университета. – 2015. – № 6 (121). – С. 16–24.
  4. Корниенко С.Г. Анализ погрешностей при оценке изменений площади водоемов по данным космической съемки (на примере термокарстовых озер полуострова Ямал) // Водные ресурсы. – 2016. – Т. 43. – № 6. – С. 595–607. DOI: 10.7868/S0321059616060031.
  5. Манилюк Т.А., Маслова А.В. Исследование водных поверхностей озер путем использования водных индексов по данным дистанционного зондирования // Вестник Забайкальского государственного университета. – 2017. – Т. 23. – № 3. – С. 4–11.
    DOI: 10.21209/2227-9245-2017-23-3-4-11.
  6. Мерзлотно-ландшафтная карта Республики Саха (Якутия). Масштаб 1:1 500 000 / А.Н. Федоров, Я.И. Торговкин, А.А. Шестакова, Н.Ф. Васильев, В.С. Макаров и др.; гл. ред. М.Н. Железняк. – Якутск : ИМЗ СО РАН, 2018. – 2 л. – Фонды ИМЗ.
  7. Национальный атлас России. – В 4-х томах. – Т. 2. Природа. Экология / А.Д. Думнов, А.А. Кирсанов, Е.А. Киселева и др. – М.
    ПКО Картография, 2007. — 496 с.
  8. Погорелов А.В., Липилин Д.А., Курносова А.С. Спутниковый мониторинг Краснодарского водохранилища // Географический вестник. – 2017. – № 1 (40). – С. 130–137. DOI: 10.17072/2079-7877-2017-1-130-137.
  9. Acharya T.D., Subedi A., Lee D.H. Evaluation of Water Indices for Surface Water Extraction in a Landsat 8 Scene of Nepal // Sensors. – 2018. – Vol. 18. – P. 2580. DOI: 10.3390/s18082580.
  10. Acharya T.D., Subedi A., Yang I.T., Lee D.H. Combining Water Indices for Water and Background Threshold in Landsat Image // Proceedings. – 2018. – Vol. 2. – P. 143. DOI: 10.3390/ecsa-4-04902.
  11. Baig M.H.A., Zhang L., Shuai T., Tong Q. Derivation of a tasseled cap transformation based on Landsat 8 at-satellite reflectance // Remote Sensing Letters. – 2014. – Vol. 5. – P. 423–431. DOI: 10.1080/2150704X.2014.915434.
  12. Mustafa M.T., Hassoon Kh.I., Hussain H.M., Abd M.H. Using water indices (NDWI, MNDWI, NDMI, WRI and AWEI) to detect physical and chemical parameters by apply remote sensing and gis techniques // International Journal of Research – Granthaalayah. – 2017. – Vol. 5 (10). – P. 117–128. DOI: 10.29121/granthaalayah.v5.i10.2017.2289.
  13. Duguay C.R., Prowse T.D., Bonsal B.R., Brown R.D., Lacroix M.P., Ménard P. Recent trends in Canadian lake ice covers // Hydrological Processes. – 2006. – Vol. 20. – P. 781–801. DOI: 10.1002/hyp.6131.
  14. Feyisa G.L., Meilby H., Fensholt R., Proud S.R. Automated Water Extraction Index: A new technique for surface water mapping using Landsat imagery // Remote Sensing of Environment. – 2014. – № 140. – P. 23–35. DOI: 10.1016/j.rse.2013.08.029.
  15. Gautam V.K., Gaurav P.K., Murugan P., Annadurai M. Assessment of Surface Water Dynamics in Bangalore Using WRI, NDWI, MNDWI, Supervised Classification and K-T Transformation // Aquatic Procedia. – 2015. – Vol. 4. – P. 739–746. DOI: 10.1016/j.aqpro.2015.02.095.
  16. Herndon K., Muench R., Cherrington E., Griffin R. An Assessment of Surface Water Detection Methods for Water Resource Management in the Nigerien Sahel // Sensors. – 2020. – Vol. 20 (2). – P. 431. DOI: 10.3390/s20020431.
  17. Jawak S.D., Luis A.J. A rapid extraction of water body features from Antarctic coastal oasis using very high-resolution satellite remote sensing data // Aquatic Procedia. – 2015. – Vol. 4.– P. 125–132. DOI: 10.1016/j.aqpro.2015.02.018.
  18. Kriegler F.J., Malila W.A., Nalepka R.F., Richardson W. Preprocessing Transformations and Their Effects on Multispectral Recognition // Proceedings of the Sixth International Symposium on Remote Sensing of Environment. – Ann Arbor : Environmental Research Institute of Michigan, 1969. – Vol. 2. – P. 97–131.
  19. McFeeters S.K. The use of Normalized Difference Water Index (NDWI) in the delineation of open water features // International Journal of Remote Sensing. – 1996. – Vol. 17. – Iss. 7. – P. 1425–1432. DOI: 10.1080/01431169608948714.
  20. Miller G., Briner J., DeVogel S. The rapidly disappearing plateau ice caps of central Baffin Island: Where will it all end? // 34th International Arctic Workshop, Programs and Abstracts, 11–13 March 2004. – Boulder : Institute of Arctic and Alpine Research,2004. –
    P. 120.
  21. Rouse J.W., Haas R.H., Schell J.A., Deering D.W. Monitoring vegetation systems in the great plains with ERTS // Proceedings of the 3rd Earth Resources Technology Satellite-1 Symposium. – Washington: NASA, 1973. – Vol. 1. – P. 309–317.
  22. Shen L., Li C,. Water Body Extraction from Landsat ETM+ Imagery using Adaboost algorithm // Proceedings of 18th International Conference on Geoinformatics. – Beijing : Institute of Electrical and Electronic Engineers, 2010. – P. 1–4. DOI: 10.1109/GEOINFORMATICS.2010.5567762.
  23. Swanson D.K. Thermokarst and precipitation drive changes in the area of lakes and ponds in the National Parks of northwestern Alaska, 1984–2018 // Arctic, Antarctic, and Alpine Research. – 2019. – Vol. 51. – Iss. 1. – P. 265–279. DOI: 10.1080/15230430.2019.1629222.
  24. Xu H. Modification of normalised difference water index (NDWI) to enhance open water features in remotely sensed imagery // International Journal of Remote Sensing. – 2006. –Vol. 27. – Iss. 4. –P. 3025–3033.

Ключевые слова: спектральные показатели, AWEI, MNDWI, NDVI, NDWI, TCW, WRI, космические снимки, дешифрирование, термокарстовые озера.

Раздел: Геоэкология