Застосування гіперспектральних індексів для визначення змін трав’яного покриву за даними спектрометричної зйомки
Дослiджено вегетацiйнi iндекси: позицiя червоного краю (REP) та Мерiсiвський наземний хлорофiльний iндекс (TCI) за даними щорiчного наземного спектрометрування
 трав’яного покриву в трьох точках спостереження з 2009 до 2013 рр. — на тест-дiлянках Марiїнського парку, стадiону “Динамо” iм. Вал...
Saved in:
| Published in: | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Date: | 2014 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2014
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87604 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Застосування гіперспектральних індексів для визначення змін трав’яного покриву за даними спектрометричної зйомки / В.І. Лялько, З.М. Шпортюк, О.М. Сибірцева, С.С. Дугін // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2014. — № 4. — С. 105-112. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860076587321393152 |
|---|---|
| author | Лялько, В.І. Шпортюк, З.М. Сибірцева, О.М. Дугін, С.С. |
| author_facet | Лялько, В.І. Шпортюк, З.М. Сибірцева, О.М. Дугін, С.С. |
| citation_txt | Застосування гіперспектральних індексів для визначення змін трав’яного покриву за даними спектрометричної зйомки / В.І. Лялько, З.М. Шпортюк, О.М. Сибірцева, С.С. Дугін // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2014. — № 4. — С. 105-112. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Доповіді НАН України |
| description | Дослiджено вегетацiйнi iндекси: позицiя червоного краю (REP) та Мерiсiвський наземний хлорофiльний iндекс (TCI) за даними щорiчного наземного спектрометрування
трав’яного покриву в трьох точках спостереження з 2009 до 2013 рр. — на тест-дiлянках Марiїнського парку, стадiону “Динамо” iм. Валерiя Лобановського та набережної
р. Днiпро в м. Київ. Найбiльший дiапазон вiдхилень вiд середнiх значень для обох iндексiв
встановлено для трав’яного покриву на набережнiй Днiпра, найменший — для газону
стадiону “Динамо”. Встановлено взаємозв’язок мiж величинами REP й TCI з коефiцiєнтом кореляцiї r = 0,95 та побудовано прогнозну модель лiнiйної регресiї залежностi REP вiд TCI (R² = 0,45, n = 14) з коефiцiєнтом узгодженостi d = 0,98. Валiдацiю моделi
здiйснено за даними спектрометрування вiд 06.06.2013 р.
Исследованы вегетационные индексы: позиция красного края (REP) и Мерисовский наземный хлорофильный индекс (TCI) по данным ежегодного наземного спектрометрирования
травяного покрова в трех точках наблюдения с 2009 по 2013 гг. — на тест-участках Мариинского парка, стадиона “Динамо” им. Валерия Лобановского и набережной р. Днепр в
г. Киев. Наибольший диапазон отклонений от средних значений для обоих индексов установлен для травяного покрова на набережной Днепра, наименьший — для газона стадиона “Динамо”. Установлена взаимосвязь между величинами REP и TCI с коэффициентом корреляции r = 0,95, а также построена прогнозная модель линейной регрессионной зависимости REP от TCI (R² = 0,45, n = 14) с коэффициентом согласованности d = 0,98. Валидация модели осуществлена по данным спектрометрирования от 06.06.2013 г.
The vegetation indices, i. e. the red edge position (REP) and the MERIS terrestrial chlorophyll
index (TCI) obtained from the annual terrestrial spectrometry measurements for grass cover at
three points of observation for the test sites within the Mariinsky park, “Dynamo” stadium, and the
Dnieper riverbank in the Kyiv city for the period from 2009 to 2013 are studied. The most wide
region of shifts from the mean values of these two indices are indicated for grass cover on the Dnieper
riverbank, the narrowest one is detected for the “Dynamo” stadium grass lawn. The relationship
between REP and TCI values with the correlation coefficient r = 0.95 is determined. The prognostic
edicted linear regression model for REP versus TCI relation (R² = 0.45, n = 14) with the index
of agreement d = 0.98 is developed. The model validation is performed using spectrometric data on 06.06.2013.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:14:03Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 528.813:(633.1:553.981)(477)
Академiк НАН України В. I. Лялько, З. М. Шпортюк,
О.М. Сибiрцева, С. С. Дугiн
Застосування гiперспектральних iндексiв для
визначення змiн трав’яного покриву за даними
спектрометричної зйомки
Дослiджено вегетацiйнi iндекси: позицiя червоного краю (REP) та Мерiсiвський на-
земний хлорофiльний iндекс (TCI) за даними щорiчного наземного спектрометрування
трав’яного покриву в трьох точках спостереження з 2009 до 2013 рр. — на тест-дi-
лянках Марiїнського парку, стадiону “Динамо” iм. Валерiя Лобановського та набережної
р. Днiпро в м. Київ. Найбiльший дiапазон вiдхилень вiд середнiх значень для обох iндексiв
встановлено для трав’яного покриву на набережнiй Днiпра, найменший — для газону
стадiону “Динамо”. Встановлено взаємозв’язок мiж величинами REP й TCI з коефi-
цiєнтом кореляцiї r = 0,95 та побудовано прогнозну модель лiнiйної регресiї залежностi
REP вiд TCI (R2 = 0,45, n = 14) з коефiцiєнтом узгодженостi d = 0,98. Валiдацiю моделi
здiйснено за даними спектрометрування вiд 06.06.2013 р.
В останнi роки багато уваги придiляється монiторингу наземного покриву паркових та при-
паркових зон методами дистанцiйного зондування Землi з метою виявлення урбанiстичного
впливу. Проблеми, якi при цьому виникають, та концептуальний пiдхiд до їх розв’язання
методами дистанцiйного зондування розглядаються в працi [1]. Багато наукових публiкацiй
з дистанцiйного зондування присвячено дослiдженням стану трав’яного покриву з викорис-
танням позицiї червоного краю (REP, the red edge position) спектрiв вiдбиття. Як вiдомо,
змiни стану довкiлля внаслiдок забруднення води та грунтiв призводять до змiн у рослин-
ному покривi Землi. Цi змiни впливають на спектри вiдбиття рослинностi та спричиняють
змiни нахилу спектральної кривої в областi червоного краю 650–760 нм i зсуви REP —
довжини хвилi, на якiй досягається максимум нахилу кривої спектра вiдбиття в областi
червоного краю [2].
Гiперспектральне дистанцiйне зондування рослинного покриву може бути використане
для виявлення його змiн за допомогою гiперспектральних вегетацiйних iндексiв, визначених
у зазначенiй областi. Зокрема, ряд робiт присвячено дослiдженню змiн трав’яного покриву
з використанням REP за даними гiперспектрального знiмання. Так, у роботах [3–5] дослiд-
жено вплив забруднення грунту на трав’яний покрив через спiввiдношення мiж величиною
REP i концентрацiєю хлорофiлу в покривi, який проявився в зменшеннi (“синiй” зсув) вели-
чини REP внаслiдок вегетацiйного стресу, спричиненого забрудненням грунту [3, 4]. У на-
уковiй публiкацiї [5] дослiджувався вплив забруднення грунту важкими металами на тра-
в’яний покрив у заплавах рiчок за даними спектрометричної зйомки. Iндикатором забруд-
нень слугували зсуви REP у спектрах вiдбиття трав’яного покриву. Результати спектромет-
рування трав’яного покриву на набережнiй Днiпра у Києвi вiд 15.04.2009 р. [6] використано
для зiставлення з даними космознiмання сенсора Hyperion територiї Марiїнського парку та
прилеглої частини набережної Днiпра як завiрковi при оцiнюваннi REP.
© В. I. Лялько, З.М. Шпортюк, О.М. Сибiрцева, С. С. Дугiн, 2014
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №4 105
Рис. 1. Розташування точок спостереження на дослiджуваних тест-дiлянках, в яких здiйснювалося спектро-
метрування трав’яного покриву спектрорадiометром FieldSpec®3 FR у 2009–2013 рр.:
1 — газон стадiону “Динамо”; 2 — газон Марiїнського парку; 3 — трав’яний покрив на набережнiй Днiпра
Дослiджено змiни двох гiперспектральних вегетацiйних iндексiв: REP [7] та Мерiсiв-
ського наземного хлорофiльного iндексу TCI [8] для спектрiв вiдбиття лугової трави за да-
ними спектрометрування наземного покриву над Приозерним нафтовим родовищем (Крим)
спектрорадiометром FieldSpec®3 FR з метою виявлення нафтогазопошукового сигналу.
Для спектрiв вiдбиття лугової трави було встановлено сильну кореляцiйну залежнiсть мiж
величинами REP й TCI з коефiцiєнтом r = 0,97. А змiни величин обох iндексiв над родо-
вищем стосовно їх величин за межами родовища свiдчать про потенцiйну можливiсть цих
iндексiв як нафтогазопошукових.
Авторами цього повiдомлення продовжуються дослiдження характеру змiн iндексiв REP
й TCI за даними щорiчної спектрометричної зйомки трав’яного покриву на тест-дiлянках
у м. Київ: стадiон “Динамо” iм. Валерiя Лобановського, Марiїнський парк та набережна
р. Днiпро. Спектрометрування здiйснювалося спектрорадiометром FieldSpec®3 FR з 16 ве-
ресня 2009 р. до 7 червня 2013 р. Метою роботи було визначення iндексiв REP й TCI за
даними спектрометрування трав’яного покриву для монiторингу змiн у точках спостере-
ження, встановлення кореляцiйного зв’язку мiж iндексами та оцiнка можливостi прогно-
зування змiни REP залежно вiд TCI через побудову моделi лiнiйної регресiї i можливостi
прогнозування змiн трав’яного покриву за змiнами значень REP, зокрема iдентифiкацiї
вегетацiйного стресу при зсувi REP на пiдставi побудованої моделi лiнiйної регресiї цiєї
залежностi. Зауважимо, що вперше можливiсть використання хлорофiльного iндексу як iн-
дикатора вегетацiйного стресу, спричиненого просочуванням природного газу над газосхо-
вищем, встановлено авторами роботи [9], де вказано на можливiсть використання iндексу
TCI для визначення змiн стану рослинного покриву за даними космознiмання тих сенсорiв,
якi мають лише три канали в областi червоного краю, що необхiднi для визначення TCI, i не
мають каналiв для обчислення REP, як, наприклад, сенсор Rapid Eye (http://www.Rapid
eye-satellite.ru/satellite.ru/satelliteshtml/).
Проведення вимiрювань та аналiз результатiв спектрометрування трав’яного
покриву. Монiторинг наземного покриву на дослiджуваних тест-дiлянках у м. Київ прово-
диться з 2009 р. Спектрометрування трав’яного покриву здiйснюється дистанцiйно в соняч-
ну погоду портативним спектрорадiометром FieldSpec®3 FR. Спектр вiдбиття в хвильовому
дiапазонi вiд 350 до 2500 нм вiдображається в реальному часi на дисплеї. Спектрометрува-
ння трав’яного покриву проводилося щорiчно в одних i тих самих точках. Дистанцiя мiж
спектрорадiометром i мiшенню була не менше нiж 1 м. За мiшенi трав’яного покриву ви-
брано такi точки: газон стадiону “Динамо”, газон в Марiїнському парку i трав’яний покрив
на набережнiй Днiпра у м. Київ. Розташування точок спостереження, в яких здiйснювалося
спектрометрування трав’яного покриву, iлюструє рис. 1.
106 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №4
Зауважимо, що нами використано данi спектрометрування на стадiонi “Динамо” та на-
бережнiй Днiпра вiд 16.09.2009, 07.06.2010, 14.09.2010, 14.09.2011, 20.09.2012 i 07.06.2013, а
в Марiїнському парку — данi за той самий перiод, крiм даних вiд 07.06.2010.
За даними спектрометрування в кожнiй точцi спостережень обчислювались значення
вегетацiйних iндексiв REP й TCI за такими формулами:
REP = 701 + 41
(R−R(701))
(R(742) −R(701))
,
R =
R(671) +R(783)
2
,
(1)
TCI =
R(754) −R(708)
R(708) −R(681)
, (2)
де R(λ) — значення спектрометричного коефiцiєнта вiдбиття на довжинi хвилi λ.
Результати обчислень вегетацiйних iндексiв за даними спектрометрування трав’яно-
го покриву в точках спостереження (див. рис. 1) у 2009–2012 рр. демонструє табл. 1.
Згiдно з цими даними, найнижчi середньоарифметичнi значення iндексiв REP й TCI ха-
рактернi для спектрiв вiдбиття трав’яного покриву на набережнiй: REPmin 719,08 нм,
TCImin 2,214, а найвищi — для газону стадiону “Динамо”: REPmax 721,51 нм, TCImax
2,671. Рiзниця мiж максимальними i мiнiмальними середнiми значеннями цих iндексiв ста-
новить для REP ∼ 2,5 нм, а для TCI — 0,46. Треба вiдзначити, що середньоквадратич-
нi вiдхилення вiд середнiх значень найменшi для обох iндексiв спектрiв вiдбиття трав’я-
ного газону стадiону, а найбiльшi — для спектрiв вiдбиття трави на набережнiй Днiп-
ра. Це, ймовiрно, зумовлене тим, що газон стадiону постiйно пiдтримується в доброму
станi i не зазнає шкiдливого впливу довкiлля. Натомiсть, трав’яний покрив газону на
набережнiй постiйно зазнає шкiдливих викидiв рухомого поряд транспорту. Це вiдобра-
жається в спектрах вiдбиття трав’яного покриву зменшенням середнього значення REP
на 2,43 нм (“синiй” зсув) i TCI на 0,46. Зауважимо, що значення дисперсiї понад 2 нм
вказують на широкий дiапазон розсiювання значень REP для спектрiв вiдбиття на набе-
режнiй: 716 нм 6 REP 6 723 нм. Аналогiчну поведiнку спостерiгаємо i для величин зна-
чень TCI.
За даними обчислень вегетацiйних iндексiв спектрiв, наведених на рис. 2, близькi зна-
чення REP й TCI характернi для спектрiв вiдбиття в точках спектрометрування газонiв
стадiону — REP 721,45 нм, TCI 2,808 та Марiїнського парку — REP 721,43 нм, TCI 2,688.
Зауважимо, що спектри вiдбиття в цих точках майже повнiстю збiгаються в хвильовому дiа-
пазонi λ ∈ 350–850 нм. У той самий час спектр вiдбиття трави на набережнiй вiдрiзняється
вiд вказаних спектрiв як значеннями коефiцiєнтiв вiдбиття, так i нижчими значеннями iн-
дексiв (REP 716,83 нм, TCI 1,490). Рiзниця мiж значеннями REP для зображених на рис. 2
Таблиця 1. Значення вегетацiйних iндексiв REP й TCI для спектрiв вiдбиття трав’яного покриву за даними
спостережень у 2009–2012 рр.
Точки
спостережень
Кiлькiсть
спостережень REP, нм TCI
Стадiон “Динамо” 5 721,51± 0,82 2,671± 0,215
Марiїнський парк 4 720,14± 1,57 2,332± 0,554
Набережна Днiпра 5 719,08± 2,45 2,214± 1,014
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №4 107
Рис. 2. Зiставлення спектрiв вiдбиття трав’яного покриву за даними спектрометрування вiд 07.06.2010 р:
1 — газон стадiону “Динамо” (REP 721,45 нм); 2 — газон Марiїнського парку (REP 721,43 нм); 3 — трав’яний
покрив на набережнiй Днiпра (REP 716,83 нм)
Рис. 3. Корелятивний зв’язок мiж величинами REP й TCI (R2
= 0,45, r = 0,95, n = 14) у точках спостере-
ження трав’яного покриву:
1 — газон стадiону “Динамо” (n = 5); 2 — газон Марiїнського парку (n = 4); 3 — трав’яний покрив на
набережнiй Днiпра (n = 5)
спектрiв перевищує 4 нм, а значення TCI майже в 2 рази меншi, нiж для спектрiв вiдбиття
газону стадiону, стан якого майже завжди стабiльний.
Зiставлення спектрiв вiдбиття трав’яного покриву в дiапазонi λ ∈ 350–1000 нм у трьох
точках спостереження демонструє рис. 2. Зменшення значень iндексiв REP й TCI для
спектрiв вiдбиття трави на набережнiй Днiпра можуть свiдчити [3, 4] про гiрший, нiж
в Марiїнському парку, екологiчний стан, на що i вказує “синiй” зсув REP, який становить
4,6 нм. Одночасне зменшення REP й TCI в однiй i тiй самiй точцi спостережень свiдчить,
що обидва iндекси REP й TCI можуть слугувати iндикаторами виявлення вегетацiйних
стресiв трав’яного покриву, зумовлених несприятливими чинниками довкiлля.
Взаємозв’язок мiж величинами REP й TCI для трав’яного покриву за отриманими да-
ними спектрометрування (кiлькiсть вимiрювань n = 14) у трьох точках з 2009 до 2012 рр.
показаний на рис. 3. Зауважимо, що восени 2010 р. стан газону на набережнiй Днiпра
був найгiршим, на що вказують найнижчi за весь перiод спостережень значення обох ве-
108 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №4
гетацiйних iндексiв за даними спектрометрування вiд 14.09.2010 р. (REP 715,05 нм, TCI
1,179).
Як видно з рис. 3, мiж значеннями REP й TCI iснує сильна кореляцiя з r = 0,95. Значен-
ня вегетацiйних iндексiв на графiку змiнюються вiд REPmin — 715,05 нм й TCImin — 1,179
(за даними спектрометрування вiд 14.09.2010 р.) до REPmax — 723,5 нм й TCImax — 3,799
(за даними спектрометрування вiд 20.09.2012 р.). Дiапазон змiни REP становить 8,45 нм,
а TCI — 2,62. Як максимальнi, так i мiнiмальнi значення iндексiв зафiксовано для спект-
рiв вiдбиття трав’яного покриву на набережнiй Днiпра. Високi значення обох вегетацiйних
iндексiв для спектрiв вiдбиття трав’яного покриву на набережнiй восени 2012 р. можна
пояснити добрим станом трави внаслiдок тривалої теплої дощової погоди та обмеженням
автомобiльного руху, спричиненим ремонтом дороги. Крiм того, тепла дощова погода сти-
мулювала рiст трави як на набережнiй, так i в Марiїнському парку, де теж спостерiгались
високi значення iндексiв REP 721,94 нм й TCI 3,01, якi перевищують середньоарифметичнi
значення REP 720,24 нм й TCI 2,41 за весь перiод спостережень. Згiдно з даними табл. 1,
середнi значення вегетацiйних iндексiв за весь перiод спостережень трав’яного покриву
в трьох точках близькi до середнiх значень цих iндексiв за цей самий перiод спостережень
трав’яного покриву в Марiїнському парку. Значення коефiцiєнта кореляцiї, що близьке до 1,
вказує на майже лiнiйну залежнiсть мiж iндексами REP й TCI для спектрiв вiдбиття тра-
в’яного покриву [10]. Модель лiнiйної регресiї залежностi REP вiд TCI для TCI ∈ 1,18–3,80
має такий вигляд:
y(x) = 712,66 + 3,15x, (3)
де x — значення TCI, що обчислене за формулою (2), y(x) — REP(TCI ), нм.
Коефiцiєнт детермiнацiї моделi r2 = 0,90, а середньоквадратичне вiдхилення R2 = 0,45
для n = 14. Згiдно з рiвнянням (3), прогнозованi значення REP(TCI ) змiнюються вiд 716,37
до 724,63 нм для 1,18 6 TCI 6 3,80.
Побудована модель може слугувати для прогнозування зсувiв REP щодо його середнього
значення за величинами iндексу TCI з областi визначення.
Коефiцiєнт узгодженостi (Index of agreement) d моделi (3) з даними вимiрювань обчис-
лено за формулою Willmot’a [11, 12]:
d = 1−
n∑
i=1
(yi − y(xi))
2
n∑
i=1
(|y(xi)− y|+ |yi − y|)2
= 0,98,
де yi — значення REP i, що обчисленi для спектрiв вiдбиття трав’яного покриву за форму-
лою (1); xi — значення TCI i, що обчисленi за формулою (2); y(xi) — значення REPi, що
обчислене за формулою (3), вiдповiдне для xi = TCIi, i = 1, 14, y = REP , n = 14.
Значення d, що близьке до 1, свiдчить про добру узгодженiсть прогнозної моделi з да-
ними вимiрювань [11, 12].
Для валiдацiї прогнозної моделi лiнiйної регресiї (3) використано данi спектрометру-
вання трав’яного покриву вiд 06 червня 2013 р. у тих самих точках. За даними спектро-
метрування обчислено значення REP й TCI у постiйних точках монiторингу (див. рис. 1).
Табл. 2 демонструє значення величин REPс й TCI с, що обчисленi за формулами (1) й (2),
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №4 109
Таблиця 2. Зiставлення прогнозованих значень REPпр та обчислених за даними спектрометрування вiд
06.06.2013 р.
Точки спостережень REPс, нм TCI с REPпр, нм
∆REP = REPс −
−REPпр, нм
Газон стадiону ”Динамо” 719,77 2,231 719,69 0,09
Газон Марiїнського парку 718,98 1,843 718,46 0,52
Трав’яний покрив на набережнiй Днiпра 714,11 1,090 716,09 −1,98
та прогнозованi значення REPпр (TCI с), що обчисленi за формулою (3). З таблицi видно,
що прогнозованi за формулою (3) значення REPпр добре узгоджуються з даними спостере-
жень у двох точках, а саме: на газонах стадiону “Динамо” i Марiїнського парку. Найбiльшу
рiзницю в значеннях вегетацiйних iндексiв REP для трав’яного покриву на набережнiй
Днiпра майже 2 нм можна пояснити тим, що рiвняння регресiї (3), вираховане для значень
TCI > 1,18, а TCI с = 1,09, знаходиться за межею областi визначення прогнозної моделi.
Встановлення взаємозв’язку мiж величинами REP й TCI та побудована прогнозна модель
лiнiйної регресiї свiдчать про потенцiйну можливiсть iндексу TCI слугувати iндикатором
вегетацiйного стресу, а також про доцiльнiсть подальшого його дослiдження для вивчення
особливостей вiдбиття рослинного покриву за космознiмками тих сенсорiв, якi мають в об-
ластi червоного краю три вiдповiдних канали для визначення TCI, як, наприклад, сенсор
Rapid Eye, а для обчислення величин REP iнформацiї не вистачає.
Таким чином, результати дослiджень вегетацiйних iндексiв REP й TCI за даними що-
рiчного спектрометрування трав’яного покриву спектрорадiометром FieldSpec®3 FR на
тест-дiлянках з метою виявлення їх змiн показали, що за перiод спостережень з 2009 до
2013 рр. найбiльшi змiни цих iндексiв характернi для трав’яного покриву на набережнiй
р. Днiпро, найменшi — для газону стадiону ”Динамо”. Встановлено кореляцiю мiж REP
й TCI з коефiцiєнтом r = 0,95, що вказує на майже лiнiйну залежнiсть мiж iндексами
та свiдчить про потенцiйну можливiсть TCI, як i REP, реагувати на змiни трав’яного
покриву.
Побудовано прогнозну модель лiнiйної регресiї залежностi REP вiд TCI (R2 = 0,45),
коефiцiєнт якої d = 0,98 близький до 1, що свiдчить про добру узгодженiсть побудованої
моделi з даними вимiрювань. Валiдацiя моделi за даними спектрометрування трав’яного
покриву вiд 06.06.2013 р. пiдтвердила вказану узгодженiсть прогнозованої моделi для зна-
чень TCI ∈ 1,18–3,80.
Встановлення взаємозв’язку мiж величинами REP й TCI на пiдставi лiнiйної регресiї
свiдчить про потенцiйну можливiсть вегетацiйного iндексу TCI слугувати iндикатором ве-
гетацiйного стресу i доцiльнiсть подальшого його дослiдження для вивчення особливостей
трав’яного покриву за космознiмками сенсорiв, якi мають у зонi червоного краю лише три
канали, що необхiднi для визначення TCI, як, наприклад, сенсор Rapid Eye.
1. Jones D.A., Hansen A. I., Bly K. et al. Monitoring land use and cover around parks: A conceptual
approach // Remote Sens. Environ. – 2009. – 113. – P. 1346–1356.
2. Horler D.N.H., Dockray M., Barber J. The red edge of plant leaf reflectance // Int. J. Remote Sens. –
1983. – 4. – P. 273–288.
3. Jago R.A., Curran P. J. The effect of land contamination on the relationship between the red edge and
chlorophyll concentration of a grassland canopy // RSS’95: Remote Sensing in Action. – Nottingham:
Remote Sens. Soc., 1995. – P. 442–449.
110 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №4
4. Jago R.A., Curran P. J. Estimating canopy chlorophyll concentration from field and airborne spectra to
infer levels of land contamination // RSS’97: Observations and Interactions. – Redding: Rem. Sens. Soc.,
1997. – P. 274–279.
5. Clevers J. G. P.W., Kooistra L., Salas E.A. L. Study of hevy metal contamination in river flodplains using
the red-edge position in spectroscopic data // Int. J. Remote Sens. – 2004. – 25. – P. 1–13.
6. Лялько В. I., Шпортюк З.М., Сахацький О. I. та iн. Зiставлення супутникових та наземних гiпер-
спектральних даних при визначеннi позицiї червоного краю спектрiв вiдбиття // Косм. наука i тех-
нологiя. – 2010. – 16, № 3. – С. 39–45.
7. Лялько В. I., Шпортюк З.М., Сибiрцева О.М. та iн. Гiперспектральнi iндекси для визначення змiн
рослинного покриву над нафтовим родовищем за даними спектрометричної зйомки // Геол. журн. –
2012. – № 4. – С. 79–85.
8. Dash J., Curran P. J. The MERIS terrestrial chlorophyll index // Int. J. Remote Sens. – 2004. – 25. –
P. 5403–5413.
9. Лялько В. I., Шпортюк З.М., Сибiрцева О.М. та iн. Дослiдження змiн вегетацiйних iндексiв для
пшеницi над газовим родовищем (пiдземним газосховищем) за даними гiперспектральної зйомки //
Косм. наука i технологiя. – 2012. – 18, № 2. – С. 15–19.
10. Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика. – Москва: Высш. шк., 1998. – 480 с.
11. Willmot C. J. On the validation of models // Phys. Geogr. – 1981. – 2, No 2. – P. 184–194.
12. Krause P., Boyle D.P., B̊ase F. Comparison of different efficiency criteria for hydrological model assess-
ment // Adv. Geosciences. – 2005. – 5. – P. 89–97.
Надiйшло до редакцiї 09.10.2011ДУ “Науковий центр аерокосмiчних
дослiджень Землi Iнституту геологiчних наук
НАН України”, Київ
Академик НАН Украины В.И. Лялько, З.М. Шпортюк, О.Н. Сибирцева,
С.С. Дугин
Применение гиперспектральных индексов для определения
изменений травяного покрова по данным спектрометрической
съемки
Исследованы вегетационные индексы: позиция красного края (REP) и Мерисовский назем-
ный хлорофильный индекс (TCI) по данным ежегодного наземного спектрометрирования
травяного покрова в трех точках наблюдения с 2009 по 2013 гг. — на тест-участках Ма-
риинского парка, стадиона “Динамо” им. Валерия Лобановского и набережной р. Днепр в
г. Киев. Наибольший диапазон отклонений от средних значений для обоих индексов уста-
новлен для травяного покрова на набережной Днепра, наименьший — для газона стадиона
“Динамо”. Установлена взаимосвязь между величинами REP и TCI с коэффициентом кор-
реляции r = 0,95, а также построена прогнозная модель линейной регрессионной зависимос-
ти REP от TCI (R2 = 0,45, n = 14) с коэффициентом согласованности d = 0,98. Валидация
модели осуществлена по данным спектрометрирования от 06.06.2013 г.
Academician of the NAS of Ukraine V. I. Lyalko, Z. M. Shportiuk,
O.M. Sibirtseva, S. S. Dugin
Application of hyperspectral indices for the detection of grass cover
changes from spectrometric survey data
The vegetation indices, i. e. the red edge position (REP) and the MERIS terrestrial chlorophyll
index (TCI) obtained from the annual terrestrial spectrometry measurements for grass cover at
three points of observation for the test sites within the Mariinsky park, “Dynamo” stadium, and the
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №4 111
Dnieper riverbank in the Kyiv city for the period from 2009 to 2013 are studied. The most wide
region of shifts from the mean values of these two indices are indicated for grass cover on the Dnieper
riverbank, the narrowest one is detected for the “Dynamo” stadium grass lawn. The relationship
between REP and TCI values with the correlation coefficient r = 0.95 is determined. The prognostic
edicted linear regression model for REP versus TCI relation (R2 = 0.45, n = 14) with the index
of agreement d = 0.98 is developed. The model validation is performed using spectrometric data
on 06.06.2013.
112 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №4
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-87604 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:14:03Z |
| publishDate | 2014 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Лялько, В.І. Шпортюк, З.М. Сибірцева, О.М. Дугін, С.С. 2015-10-21T17:19:10Z 2015-10-21T17:19:10Z 2014 Застосування гіперспектральних індексів для визначення змін трав’яного покриву за даними спектрометричної зйомки / В.І. Лялько, З.М. Шпортюк, О.М. Сибірцева, С.С. Дугін // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2014. — № 4. — С. 105-112. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87604 528.813:(633.1:553.981)(477) Дослiджено вегетацiйнi iндекси: позицiя червоного краю (REP) та Мерiсiвський наземний хлорофiльний iндекс (TCI) за даними щорiчного наземного спектрометрування
 трав’яного покриву в трьох точках спостереження з 2009 до 2013 рр. — на тест-дiлянках Марiїнського парку, стадiону “Динамо” iм. Валерiя Лобановського та набережної
 р. Днiпро в м. Київ. Найбiльший дiапазон вiдхилень вiд середнiх значень для обох iндексiв
 встановлено для трав’яного покриву на набережнiй Днiпра, найменший — для газону
 стадiону “Динамо”. Встановлено взаємозв’язок мiж величинами REP й TCI з коефiцiєнтом кореляцiї r = 0,95 та побудовано прогнозну модель лiнiйної регресiї залежностi REP вiд TCI (R² = 0,45, n = 14) з коефiцiєнтом узгодженостi d = 0,98. Валiдацiю моделi
 здiйснено за даними спектрометрування вiд 06.06.2013 р. Исследованы вегетационные индексы: позиция красного края (REP) и Мерисовский наземный хлорофильный индекс (TCI) по данным ежегодного наземного спектрометрирования
 травяного покрова в трех точках наблюдения с 2009 по 2013 гг. — на тест-участках Мариинского парка, стадиона “Динамо” им. Валерия Лобановского и набережной р. Днепр в
 г. Киев. Наибольший диапазон отклонений от средних значений для обоих индексов установлен для травяного покрова на набережной Днепра, наименьший — для газона стадиона “Динамо”. Установлена взаимосвязь между величинами REP и TCI с коэффициентом корреляции r = 0,95, а также построена прогнозная модель линейной регрессионной зависимости REP от TCI (R² = 0,45, n = 14) с коэффициентом согласованности d = 0,98. Валидация модели осуществлена по данным спектрометрирования от 06.06.2013 г. The vegetation indices, i. e. the red edge position (REP) and the MERIS terrestrial chlorophyll
 index (TCI) obtained from the annual terrestrial spectrometry measurements for grass cover at
 three points of observation for the test sites within the Mariinsky park, “Dynamo” stadium, and the
 Dnieper riverbank in the Kyiv city for the period from 2009 to 2013 are studied. The most wide
 region of shifts from the mean values of these two indices are indicated for grass cover on the Dnieper
 riverbank, the narrowest one is detected for the “Dynamo” stadium grass lawn. The relationship
 between REP and TCI values with the correlation coefficient r = 0.95 is determined. The prognostic
 edicted linear regression model for REP versus TCI relation (R² = 0.45, n = 14) with the index
 of agreement d = 0.98 is developed. The model validation is performed using spectrometric data on 06.06.2013. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Науки про Землю Застосування гіперспектральних індексів для визначення змін трав’яного покриву за даними спектрометричної зйомки Применение гиперспектральных индексов для определения изменений травяного покрова по данным спектрометрической съемки Application of hyperspectral indices for the detection of grass cover changes from spectrometric survey data Article published earlier |
| spellingShingle | Застосування гіперспектральних індексів для визначення змін трав’яного покриву за даними спектрометричної зйомки Лялько, В.І. Шпортюк, З.М. Сибірцева, О.М. Дугін, С.С. Науки про Землю |
| title | Застосування гіперспектральних індексів для визначення змін трав’яного покриву за даними спектрометричної зйомки |
| title_alt | Применение гиперспектральных индексов для определения изменений травяного покрова по данным спектрометрической съемки Application of hyperspectral indices for the detection of grass cover changes from spectrometric survey data |
| title_full | Застосування гіперспектральних індексів для визначення змін трав’яного покриву за даними спектрометричної зйомки |
| title_fullStr | Застосування гіперспектральних індексів для визначення змін трав’яного покриву за даними спектрометричної зйомки |
| title_full_unstemmed | Застосування гіперспектральних індексів для визначення змін трав’яного покриву за даними спектрометричної зйомки |
| title_short | Застосування гіперспектральних індексів для визначення змін трав’яного покриву за даними спектрометричної зйомки |
| title_sort | застосування гіперспектральних індексів для визначення змін трав’яного покриву за даними спектрометричної зйомки |
| topic | Науки про Землю |
| topic_facet | Науки про Землю |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87604 |
| work_keys_str_mv | AT lâlʹkoví zastosuvannâgíperspektralʹnihíndeksívdlâviznačennâzmíntravânogopokrivuzadanimispektrometričnoíziomki AT športûkzm zastosuvannâgíperspektralʹnihíndeksívdlâviznačennâzmíntravânogopokrivuzadanimispektrometričnoíziomki AT sibírcevaom zastosuvannâgíperspektralʹnihíndeksívdlâviznačennâzmíntravânogopokrivuzadanimispektrometričnoíziomki AT dugínss zastosuvannâgíperspektralʹnihíndeksívdlâviznačennâzmíntravânogopokrivuzadanimispektrometričnoíziomki AT lâlʹkoví primeneniegiperspektralʹnyhindeksovdlâopredeleniâizmeneniitravânogopokrovapodannymspektrometričeskoisʺemki AT športûkzm primeneniegiperspektralʹnyhindeksovdlâopredeleniâizmeneniitravânogopokrovapodannymspektrometričeskoisʺemki AT sibírcevaom primeneniegiperspektralʹnyhindeksovdlâopredeleniâizmeneniitravânogopokrovapodannymspektrometričeskoisʺemki AT dugínss primeneniegiperspektralʹnyhindeksovdlâopredeleniâizmeneniitravânogopokrovapodannymspektrometričeskoisʺemki AT lâlʹkoví applicationofhyperspectralindicesforthedetectionofgrasscoverchangesfromspectrometricsurveydata AT športûkzm applicationofhyperspectralindicesforthedetectionofgrasscoverchangesfromspectrometricsurveydata AT sibírcevaom applicationofhyperspectralindicesforthedetectionofgrasscoverchangesfromspectrometricsurveydata AT dugínss applicationofhyperspectralindicesforthedetectionofgrasscoverchangesfromspectrometricsurveydata |