Vybudovanie nových metód výskumu v oblasti botaniky, ochrany prírody a matematického a počítačového modelovania, ktoré majú slúžiť na presnú lokalizáciu a klasifikáciu biotopov Natura 2000, ako aj na monitorovanie ich dynamických zmien s využitím satelitných dát a novovytvorených špecializovaných softvérov na spracovanie obrazu, je cieľom projektu Identifikácia a monitoring biotopov Natura 2000 pomocou dynamickej segmentácie satelitných obrazov (Identification and monitoring Natura 2000 habitats by dynamic segmentation of satellite images).
Zodpovedný riešiteľ projektu RNDr. Jozef Šibík, PhD. z Centra biológie rastlín a biodiverzity SAV uvádza, že v súlade s plánom v roku 2018 pokračovali v práci na prvej fáze zameranej na prepojenie vegetačnej databázy so segmentáciou satelitných obrazov a následnej verifikácii. Úlohou tímu botanikov bolo pripraviť súbor dát a zoznam biotopov, na ktorých príklade sa inicializovali segmentačné algoritmy na snímkach z družíc Sentinel-2. Testovaním kanálov z multispektrálnych optických dát družice Sentinel-2 zisťovali najvhodnejšie kombinácie pre segmentáciu obrazu a identifikáciu hraníc založených na vyniknutí rôznych farebných spektier. V rámci tejto fázy začali porovnávať získané výsledky založené na analýze obrazu s reálnymi zisteniami v teréne – identifikáciou hraníc pomocou GPS.
„Počas plnenia úloh 2. fázy, zameranej na tvorbu metód a softvéru pre segmentáciu statických satelitných dát, sme rozvíjali metódy na filtráciu satelitných dát a detekciu hrán na báze kombinácie optických dát. Navrhli a implementovali sme semi-automatické segmentačné metódy a ďalšie softvérové nástroje a začali s počítačovou implementáciou plne automatických segmentačných metód pre statické satelitné dáta. Ladenie parametrov segmentačných metód a verifikácia výsledkov porovnaním s GPS meraniami bola podmienkou pre napĺňanie cieľov ďalšej fázy – klasifikácie biotopov pomocou segmentácie satelitných dát,“ konštatoval RNDr. Jozef Šibík, PhD., Centrum biológie rastlín a biodiverzity SAV.
Téma riešeného projektu a postupy boli podľa neho diskutované a konzultované s kolegami v USA – pracoviská University of Northern Colorado, Colorado State University a University of Alaska Fairbanks, ktorí sa venujú klasifikácii vegetácie a identifikácii disturbancií a ich vplyvu na človeka a biotu celkovo. „Zamerali sme sa na implementáciu a využitie našich výsledkov a potenciál vyvíjaného softvéru v rôznych typoch biotopov a pri rôznych formách manažmentu a narušenia vegetácie – prirodzené disturbancie vs. človekom podmienené zmeny (ťažba dreva), identifikácia klimatických zmien a rozlíšenie ich prejavov na satelitných snímkach. Dôležitou súčasťou týchto konzultácií bolo získané povedomie o recentných štúdiách zameraných na diaľkový prieskum zeme prebiehajúci na University of Alaska, ktorý nám umožnil zamerať sa na tie časti nášho projektu, ktoré predstavujú tzv. biele miesta v tomto vednom odbore a ich následnú implementáciu v rámci medzinárodnej spolupráce a dosahovania výsledkov.“
Porovnaním výsledkov semi-automatickej segmentácie a dát získaných v teréne na príklade lužných lesov odborníci poukazujú na vhodnosť a použiteľnosť vyvíjaných metód. „V strednej Európe sú lužné lesy hodnotené v rámci zväzu Salicion albae (tzv. mäkké luhy), ktoré predstavujú prioritný biotop 91E0 a podzväzu Ulmenion (tzv. tvrdý luh), ktorý predstavuje biotop 91F0. Tieto biotopy rastú navzájom prepojené, pričom vytvárajú veľké aluviálne lesné oblasti, ale ich zaradenie do typov biotopov, ich ekológia a potreby manažmentu sú odlišné. Na účely klasifikácie na základe satelitných snímok sme vybrali 24 lesných fragmentov 91F0 biotopu (lužné lesy z tvrdého dreva) a 9 fragmentov 91E0 biotopu (lesy z mäkkých drevín). Pre každý dostupný dátum roku 2018 sme vypočítali strednú hodnotu intenzity a štandardnú odchýlku všetkých pásiem Sentinelu-2 pre vnútornú plochu každého fragmentu lesa. V tomto roku sme začali pracovať na automatickej segmentácii, ktorú je možné iniciovať či už z bodu alebo malej plochy,“ pripomenul zodpovedný riešiteľ.
Uvádza tiež, že pre identifikáciu jednotlivých biotopov pomocou automatickej segmentácie je nutné pre každý vegetačný typ definovať také kombinácie pásiem, hodnôt zjemnenia detektora hrany, časové obdobie, v ktorom sa daná vegetačná jednotka (biotop) najviditeľnejšie odlišuje od iných typov a pod., aby sme mohli tieto náležite kvantifikovať a použiť pri klasifikácii segmentovaných snímok. „Z vyššie uvedeného vyplýva, že vybrané typy sú detekovateľné pomocou vyvíjaných metód, univerzálna aplikácia na celú škálu biotopov bude vyžadovať ďalšie testovanie a porovnávanie vteréne, ako aj adekvátnu kalibráciu na základe veľkých databáz a expertných skúseností.“
Realizačné obdobie projektu je 1. 7. 2017 – 30. 6. 2021.
Informácie poskytol: RNDr. Jozef Šibík, PhD.
Spracovala: Slávka Cigáňová (Habrmanová), NCP VaT pri CVTI SR
Ilustračné foto: Pixabay.com /2690457/
Uverejnila: VČ
