Алгоритмы автоматизации выделения контуров полей на цифровых аэрокосмических снимках для решения задач мониторинга сельскохозяйственных земель

71 
Д
ОКЛАДЫ 
БГУИР 
2015 
 
№
 
7
 
(93) 
УДК 004.9 
АЛГОРИТМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ВЫДЕЛЕНИЯ КОНТУРОВ ПОЛЕЙ
НА ЦИФРОВЫХ АЭРОКОСМИЧЕСКИХ СНИМКАХ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ 
МОНИТОРИНГА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ 
В.А. КОВАЛЕВ, А.А. КАЛИНОВСКИЙ, А.А. ДМИТРУК, В.А. ЛЕВЧУК
Объединенный институт проблем информатики НАН Беларуси 
Сурганова, 6, Минск, 220012, Беларусь 
Поступила в редакцию 28 октября 2015 
Приведены описания функций интерактивного выделения границ сельскохозяйственных 
земель на аэрокосмических снимках, реализованных в разрабатываемой системе 
оперативного дистанционного мониторинга состояния сельскохозяйственных земель.
В основе функций лежат алгоритмы GrabCut, Watershed, LiveWire и SLIC. 
Ключевые слова: космические снимки, дистанционное зондирование Земли, сегментация 
изображений, автоматизация. 
Введение
Одной из наиболее важных задач в мире, в том числе и в Республике Беларусь, является 
совершенствование системы планирования использования земель и разработка региональных 
стратегий и программ, нацеленных на рост сельскохозяйственной продукции [1]. Реализация 
этих целей требует осуществления таких работ как: инвентаризация земель, создание
и обновление карт земельного покрова и использования земель, отображающих современное 
состояние территории. Для обеспечения рационального использования сельскохозяйственных 
земель необходимо осуществление мониторинга земельного фонда. Оперативного решения 
этой задачи можно добиться при применении современных технологий, базирующихся на 
использовании мультиспектральных аэрокосмических данных и геоинформационных 
систем [2]. Методология картографирования и мониторинга земель сельскохозяйственного 
назначения может основываться на использовании:
– данных дистанционного зондирования Земли (ДДЗ), полученных различными 
авиационными и спутниковыми системами;
– геоинформационных технологий, обеспечивающих возможность комплексной 
обработки и тематической интерпретации разновременной и разномасштабной информации из 
различных источников на единой пространственной основе.
Одно из заданий программы союзного государства «Мониторинг-СГ» посвящено 
созданию экспериментального образца системы оперативного дистанционного мониторинга 
состояния сельскохозяйственных земель. Основным ее назначением является информационное 
обеспечение мониторинга земель и принятия управленческих решений в сфере 
сельскохозяйственного производства и планирования на различных уровнях.
Данная работа посвящена решению одной из задач тематического дешифрирования и 
классификации сельскохозяйственных земель по цифровым снимкам, а именно выделению 
контуров сельскохозяйственных земель, которое является первым этапом мониторинга. 
Разработанные функции направлены на ускорение процесса выделения контуров полей за счет 
автоматизации, а также улучшения ее точности. Как показал опыт использования 
автоматических алгоритмов выделения контуров, результат их работы на реальных 
аэрокосмических снимках зачастую оказывается неприемлемым, поскольку последующее 

72 
ручное уточнение результатов сегментации оператором не дает выигрыша во времени по 
сравнению с ручным выделением контуров полей. С другой стороны, выделение контуров 
полей на изображениях является субъективной задачей и, учитывая большое разнообразие 
видов сельскохозяйственных земель, не может быть осуществлено полностью автоматически. 
Указанные причины обусловили выбор интерактивных алгоритмов сегментации. В процессе 
программной реализации функций использовалась библиотека OpenCV [3].