Нейросеть обучили обнаруживать ветровалы
Сотрудники Ботанического сада-института ДВО РАН применили алгоритмы компьютерного зрения и глубокого машинного обучения, чтобы распознать на космических снимках ветровальных участков в лесных массивах острова Кунашир. Статья о разработке опубликована в журнале Remote Sensing.
«Определить участок с ветровальным лесом человеку на космическом снимке достаточно просто, — говорит Дмитрий Кислов, старший научный сотрудник лаборатории геоботаники Ботанического сада-института. — Такой фрагмент снимка отличается не только цветом, на нем видна "полосчатая" текстура, которая образуется благодаря хорошо различимым стволам поваленных деревьев. Мы смогли обучить сверточную нейросеть распознавать именно такой паттерн изображения. Благодаря некоторым улучшениям в алгоритмах компьютерного зрения мы достигли 94% точности распознавания участков ветровального леса. Это намного лучше результатов применения других методов автоматического дешифрирования космических снимков».
В своей работе исследователи использовали космические снимки с разрешением 30–50 см на пиксель. Это позволило нейросети распознавать даже вывалы небольших групп деревьев. Система позволяет получать сверхточную оценку площадей поврежденных древостоев и вычислять их расположение. Разработанный алгоритм дешифрирования, помимо решения задач в области фундаментальной науки, может быть полезен, по словам ученых, в сфере управления лесами и лесопользовании, например, при проведении лесоустроительных мероприятий, а также в природоохранной деятельности.
Кунашир стал площадкой для анализа неслучайно. На этом острове расположен государственный природный заповедник «Курильский», леса которого сильно пострадали от ураганных ветров. После этого там появились ветровалы, после чего начались резкие увеличения численности короедов и других жуков-дендрофагов. Прошлым летом исследователи при поддержке администрации и сотрудников Курильского заповедника организовали полевые работы, в ходе которых проанализировали поврежденные леса.
Хотя остров и стал своего рода полигоном для обучения и демонстрации возможности современных технологий распознавания спутниковых данных, новая нейронная сеть с успехом может быть использована для идентификации ветровалов в соседних регионах со схожими типами лесов. Тем более что ураганные ветра в последние годы повалили леса не только на Южных Курилах, но и на юге Сахалина, а также в Приморском крае.