Record Details

QUANTITATIVE VEGETATION MAPPING OF URBAN AREA USING HIGH-RESOLUTION MULTISPECTRAL SATELLITE IMAGERY

Наукові журнали Національного Авіаційного Університету

View Archive Info
 
 
Field Value
 
Title QUANTITATIVE VEGETATION MAPPING OF URBAN AREA USING HIGH-RESOLUTION MULTISPECTRAL SATELLITE IMAGERY
КОЛИЧЕСТВЕННОЕ КАРТИРОВАНИЕ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ГОРОДСКИХ ТЕРРИТОРИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МНОГОСПЕКТРАЛЬНЫХ СПУТНИКОВЫХ СНИМКОВ ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ
QUANTITATIVE VEGETATION MAPPING OF URBAN AREA USING HIGH-RESOLUTION MULTISPECTRAL SATELLITE IMAGERY
 
Creator Piestova, I.
 
Subject —
geoinformation technology; satellite imagery; vegetation mapping; leaf area index
UDK 528.88:528.931(-21)
—
геоинформационная технология; спутниковые изображения; картирование растительности; индекс листовой поверхности
УДК 528.88:528.931(-21)
—
: геоінформаційна технологія; супутникові зображення; картування рослинності; індекс листової поверхні
УДК 528.88:528.931(-21)
 
Description Maintenance of green spaces within the city is very important under current ecological conditions. In the present context, assessment of green spaces held by visually determining indicators plantations clarifying its instrumental measurements. The accuracy of this method strongly depends on the qualifications and professional experience of the employee conducting an assessment. High spatial and temporal resolution satellite systems provide information for operational monitoring of environmental conditions in the city and promote management decision making. Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) – index of plant “greenness” or photosynthetic activity – is widely used for vegetation studying. However, a more important phytometric parameter of vegetation is Leaf Area Index (LAI). Actually LAI is defined as the one sided green leaves area per unit of ground area in broadleaf canopies, or as the projected needle leaves area per unit of ground area in needle canopies. Multispectral imagery processing to evaluate the NDVI and LAI provides informative and reliable indicators of vegetation quantity. High-resolution image from Pléiades-1A satellite was used in the study. Complete geoinformation technology for integrated quantitative assessment of vegetation in urbanized territory provides a distribution of LAI within the study area. The first group of operations was used for preprocessing of multispectral satellite image. Output of these operations is a scene surface reflectance. The second group of operations comprises the steps of LAI calculations based on vegetation mask and LAI versus NDVI regression dependence. Final group of operations provides visualization and interpretation of the results. The methodology for calculating the vegetation area within the land registry boundaries gives biased values of green mass and its status. At the beginning of the growing season the regulatory area of green zone is much greater than the actual amount of vegetation. It is possible to determine more accurately the boundaries and the total area of vegetation cover using the NDVI. Also the described LAI-based geoinformation technology provides tuning out the current phase of the phenological cycle. As a result, more accurate estimation of vegetation amount at moment and its changes over time are available too. Further studies aimed at assessing not only the quantity but also the quality of vegetation. The increase in number of ground control points and number of in-situ measurements are planned to clarify the regression confidence. There will also be studying the state of plant communities at different phases of the phenological cycle. High-resolution image from Pléiades-1A satellite was kindly provided by TVIS-INFO LLC (TVIS) Company, which is one of the leading geospatial and GIS solutions provider in Ukraine.
Вопросы содержания зеленых насаждений в границах города в нынешних экологических условиях очень важны. В современных условиях оценка зеленых насаждений проводится путем визуального определения показателей насаждений с уточнением ее инструментальными измерениями. Точность данного метода зависит главным образом от квалификации и профессионального опыта работника, проводящего оценку. Спутниковые системы высокого пространственного и временного разрешения предоставляют информацию для оперативного контроля экологического состояния города и принятия управленческих решений. Нормализовано-разностный вегетационный индекс (NDVI) –  индекс «зелености» растения или фотосинтетической активности – широко используется для изучения растительности. Тем не менее, более важным фитометрическим параметром растительности является индекс листовой поверхности (LAI). Индекс LAI определяется как отношение площади одной стороны зеленых листьев к единице площади земельного участка для лиственных пород или как отношение проектной площади хвои к единице площади земельного участка для хвойных пород. Обработка многоспектральных изображений для оценки NDVI и LAI, обеспечивает информативные и надежные показатели количества растительности. В исследовании использовался снимок высокого разрешения спутника Pléiades-1A. Целостная геоинформационная технология для комплексной количественной оценки растительности урбанизированных территорий позволяет получить распределение LAI в пределах территории исследований. Первая группа операций служит для предварительной обработки многоспектрального спутникового снимка. На выходе мы получаем изображение поверхности сцены. Вторая группа содержит операции по построению LAI на основе маски растительности и регрессионной зависимости LAI от NDVI. Завершающая группа операций обеспечивает визуализацию и интерпретацию результатов. Методика расчета площади растительности по границам землепользований дает необъективные показатели количества зеленой массы и её состояния. В начале вегетационного периода нормативные площади зеленых зон намного превосходят реальное количество растительности. Применение показателя NDVI позволяет более точно определить границы растительности и площадь проективного покрытия. Разработанная геоинформационная технология с использованием LAI позволяет подстроиться под фазу фенологического цикла. Это обеспечивает более точные оценки количества растительности в конкретный момент времени и его изменения с течением времени. Дальнейшие исследования должны быть направлены на оценку не только количества, но и качества растительности. Для уточнения регрессионных зависимостей планируется увеличение числа опорных точек наземной заверки. Также будут проведены исследования состояния растительных сообществ в различных фазах фенологического цикла. Спутниковый снимок  Pléiades-1A был любезно предоставлен компанией TVIS-INFO (TVIS), которая является одним из ведущих поставщиков геопространственных данных и ГИ-решений в Украине.
Питання утримання зелених насаджень у межах міста в нинішніх екологічних умовах дуже важливі. У сучасних умовах оцінка зелених насаджень проводиться шляхом визначення їх показників візуально з уточненням інструментальними вимірами. Точність даного методу залежить головним чином від кваліфікації та професійного досвіду працівника, що проводить оцінку. Супутникові системи високого просторового і часового дозволу надають інформацію для оперативного контролю екологічного стану міста та прийняття управлінських рішень. Нормалізовано-різницевий вегетаційний індекс (NDVI) - індекс «зеленості» рослини або фотосинтетичної активності - широко використовується для вивчення рослинності. Тим не менш, більш важливим фітометричним параметром рослинності є індекс листкової поверхні (LAI). Індекс LAI визначається як відношення площі одного боку зеленого листя до одиниці площі земельної ділянки для листяних порід або як відношення проектної площі хвоїнки до одиниці площі земельної ділянки для хвойних порід. Обробка багатоспектральних зображень, для оцінки NDVI і LAI, забезпечує інформативні та надійні показники кількості рослинності. У дослідженні використовувався знімок високої роздільної здатності супутника Pléiades-1A. Цілісна геоінформаційна технологія для комплексної кількісної оцінки рослинності урбанізованих територій дозволяє отримати розподіл LAI в межах території досліджень. Перша група операцій служить для попередньої обробки багатоспектрального супутникового знімка. На виході ми отримуємо зображення поверхні сцени. Друга група містить операції з побудови LAI на основі маски рослинності та регресійної залежності LAI від NDVI. Завершальна група операцій забезпечує візуалізацію та інтерпретацію результатів. Методика розрахунку площі рослинності в межах землекористувань дає необ'єктивні показники кількості зеленої маси та її стану. На початку вегетаційного періоду нормативні площі зелених зон набагато перевершують реальну кількість рослинності. Застосування показника NDVI дозволяє більш точно визначити межі рослинності і площу проективного покриття. Розроблена геоінформаційна технологія з використанням LAI дозволяє підлаштуватися під фазу фенологічного циклу. Це забезпечує більш точні оцінки кількості рослинності в конкретний момент часу і її зміни з плином часу. Подальші дослідження повинні бути спрямовані на оцінку не тільки кількості, але і якості рослинності. Для уточнення регресійних залежностей планується збільшення числа опорних точок наземної завірки. Також будуть проведені дослідження стану рослинних угруповань в різних фазах фенологічного циклу. Супутниковий знімок Pléiades-1A був люб'язно наданий компанією TVIS-INFO (TVIS), яка є одним з провідних постачальників геопросторових даних і ГІ-рішень в Україні.
 
Publisher National Aviation University
 
Contributor —
—
—
 
Date 2015-08-13
 
Type —
—
—
 
Format application/pdf
 
Identifier http://jrnl.nau.edu.ua/index.php/SBT/article/view/8716
10.18372/2310-5461.26.8716
 
Source Наукоємні технології; Том 26, № 2 (2015); 153-158
Science-based technologies; Том 26, № 2 (2015); 153-158
Наукоемкие технологии; Том 26, № 2 (2015); 153-158
 
Language uk
 

Технічна підтримка: НДІІТТ НАУ