Геоинформатика и геостатистика: обзор

Улучшенный метод оценки процента непроницаемой поверхности на основе данных MODIS и DMSP-OLS об освещенности в ночное время

Мацусита Б, Пок С, Цзян Д, Хамза Р.

Процент непроницаемой поверхности (ISA%) в водоразделе предлагается в качестве важного индикатора для оценки здоровья водораздела с 1990-х годов. Таким образом, лицам, принимающим решения, и менеджерам по охране окружающей среды необходима точная и часто обновляемая карта ISA%. Недавно Пок разработал легко реализуемый метод (далее именуемый методом Pok17) для оценки ISA% по временным рядам спектрорадиометра со средним разрешением (MODIS) и данным ночного освещения (NTL) Оперативной системы линейного сканирования (DMSP-OLS) Программы спутниковой метеорологии Министерства обороны. Однако было обнаружено, что метод Pok17 систематически завышал значения ISA% в сельской местности (т. е. пиксели с более низкими значениями ISA%). В этом исследовании мы улучшили исходный метод Pok17, чтобы смягчить эти завышенные оценки. Во-первых, мы проанализировали причину переоценки в методе Pok17 и обнаружили, что она была вызвана большой неопределенностью в значениях индекса NTL, скорректированного по индексу растительности (EANTLI) для сельских районов, которые используются в качестве входных данных для оценок ISA% в методе Pok17. В этом исследовании мы предложили использовать исходные данные NTL вместо значений EANTLI в сельских районах. Для городских и пригородных районов данные EANTLI по-прежнему использовались для исправления проблемы насыщения и эффектов цветения в исходных данных NTL. Результаты показали, что улучшенный метод Pok17 превзошел исходный со среднеквадратической ошибкой (RMSE) 10,3%, системной ошибкой (SE) 4,3% и коэффициентом детерминации 0,88. Заметное улучшение было обнаружено в пикселях со значениями ISA% менее 20%, при этом RMSE снизилась с 9,7% до 8,1%, а SE снизилась с 6,1% до 3,3%. Это улучшение имеет важное значение для оценки состояния водоема, поскольку значение ISA% водосбора получается путем накопления значения ISA% каждого пикселя, а пиксели с более низкими значениями ISA% обычно охватывают большую часть площади водосбора.