Skaner hiperspektralny AISA (Airborne Imaging Spectrometer for Applications) jako narzędzie pozyskiwania informacji o ekosystemie leśnym

• Autorzy: Wężyk P. , Wertz B. , Waloszek A.

Warianty tytułu

EN

Hiperspectral scanner AISA (Airborne Imaging Spectrometer for Applications) – tool for forest ecosystem data gathering

• Konferencja: Ogólnopolskie Sympozjum Geoinformacji „Geoinformacja zintegrowanym narzędziem badań przestrzennych” (15-17.09.2003 ; Wrocław – Polanica Zdrój, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W projekcie FOREMMS (5 FP IST) realizowanym na obszarze kilku państw europejskich w tym i w Polsce (Puszcza Niepołomicka) wykorzystano zobrazowania skanera hiperspektralnego AISA (nalot 13.08.2001) oraz wyniki oznaczeń laboratoryjnych (metoda spektrofotometryczna) barwników zawartych w aparacie asymilacyjnym sosny pospolitej (Pinus silvestris L). Materiał do analiz pochodził z drzew przeciętnych, wybranych i ściętych na powierzeniach monitoringowych projektu FOREMMS. Zakresy 32 kanałów spektralnych skanera AISA zostały dobrane do charakterystyk absorpcji i odbicia promieniowania przez poszczególne barwniki, tj.: chlorofil a i b oraz karotenoidy. Praca wykazała przydatność wysokorozdzielczych obrazów AISA jako cennego źródła danych dla celów szacowania tzw. „indeksów barwników”, w tym szczególnie zawartości chlorofilu w aparacie asymilacyjnym sosny. Analizy laboratoryjne wykazały spadek zawartości chlorofilu w igłach sosny (we wszystkich rocznikach) wraz ze starzeniem się drzew (klasy wieku). Wszystkie obliczone na podstawie zobrazowania AISA indeksy chlorofilu w igłach sosny wykazały tendencję spadkową wraz ze starzeniem się igieł (rocznika I–III). Dla indeksu mSR705 prawidłowość ta była najbardziej wyraźna (współczynnik korelacji Pearsona z oznaczeniami laboratoryjnymi = 0.65). W wyniku analiz przestrzennych GIS wygenerowano mapę numeryczną zawartości chlorofilu w aparacie asymilacyjnym sosen Puszczy Niepołomickiej.

EN

During the FOREMMS (5 FP IST) project, performed in selected EU countries, including candidate country – Poland (Niepolomice Forest), the hyperspectral images made by AISA airborne spectrometer (at 13.08.2003) and results of laboratory (spectrophotometry method) measurements of pigments concentration in Scotch Pine (Pinus sylvestris L.) needles, were used. Samples of Scotch Pine needles were collected from common trees, selected and cut on the FOREMMS monitoring plots. Ranges of the selected 32 spectral channels of AISA spectrometer were specially selected to ensure the correspondence with absorption and reflectance characteristics of pigments i.e.: chlorophyll a, b and carotenoids. The study shows usefulness of high–resolution AISA images as a valuable source of data for estimating “pigments indexes” purposes, especially for estimate concentration of chlorophyll in pine needles. Laboratory analyses demonstrated decrease of chlorophyll content in Scotch Pine needles (all three generation of needles) during growth of tree stand. All of chlorophyll indexes calculated from AISA image had decreasing trend along with the age of needles generation. For mSR₇₀₅ index this regularity was strongest (Pearson’s correlation coefficient = 0.65). As a result of spatial GIS analyses, the digital map representing concentration of chlorophyll in Scotch Pine needles in Niepolomice Forest, was generated.

Słowa kluczowe

PL

AISA; chlorofil; teledetekcja; GIS; indeksy barwników

EN

AISA; chlorophyll; remote sensing; GIS; pigment indices

• Wydawca: Zarząd Główny Stowarzyszenia Geodetów Polskich
• Czasopismo: Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji
• Rocznik: 2003
• Tom: Vol. 13b
• Strony: 485--496
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz.

Twórcy

autor

Wężyk P.

• Akademia Rolnicza im. H. Kołłątaja w Krakowie, Wydział Leśny, Katedra Ekologii Lasu, Laboratorium GIS i Teledetekcji

autor

Wertz B.

• Akademia Rolnicza im. H. Kołłątaja w Krakowie, Wydział Leśny, Katedra Ekologii Lasu, Laboratorium GIS i Teledetekcji

autor

Waloszek A.

• Uniwersytet Jagielloński w Krakowie, Wydział Biotechnologii, Zakład Fizjologii i Biochemii Roślin

Bibliografia

• [1] Gamon J. A., Penuelas J., Field C. B: A narrow-waveband spectral index that tracks diurnal changes in photosynthetic efficiency. Remote Sensing of Environment, 41, 35- 44. 1992.
• [2] Gitelson A., Merzlyak MN.: Spectral reflectance changes associated with autumn senescence of Aesculus hippocastanum L. and Acer platanoides L. leaves. Spectral features and relation to chlorophyll estimation. Journal of Plant Physiology, 143: 3, 286-292; 24 ref. 1994.
• [3] Łabaj A.: Przestrzenna zmienność uszkodzeń aparatu asymilacyjnego sosny (Pinus silvestris L.) w Puszczy Niepołomickiej. Praca magisterska w Zakładzie Ekologii Ekosystemów Instytutu Biologii Środowiskowej UJ. Kraków 1998.
• [4] Langlet O.: Einige Beobachtungen uber die Winterfarbung bei der gemeinen Kiefer (Pinus silvestris L.). Svensk. Bot. Tidskr. 36. 1942.
• [5] Lichtenthaler HK.: Chlorophyll and carotenoids - pigments of photosynthetic biomembrances za Colowick S.P., Kaplan N.O. Methods in Enzymology. Vol. 148. Pp. 350-382. Academic Press, San Diego - New York - Berkley - Boston - London - Sydney - Tokyo - Toronto 1987.
• [6] Madejczyk A.: Zakładanie sieci powierzchni monitoringowych w Puszczy Niepołomickiej metodą DGPS dla potrzeb projektu Forest Environmental Monitoring and Management System (FOREMMS IST 5 FP). Praca magisterska w Katedrze Ekologii Lasu, Wydziału Leśnego Akademii Rolniczej. Kraków 2003.
• [7] Makisara K., Meinander M., Rantasuo M.: Airborne Imaging Spectrometer for Applications (AISA). Materiały 1993 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS’93), pp. 479-481, Tokyo, Japan 1993.
• [8] Merzlyak M.N., Gitelson A.A., Chivkunova O.B., Rakitin, V.Y.: Non-destructive optical detection of pigment changes during leaf senescence and fruit ripening. Physiologia Plantarum, 106, 135- 141. 1999.
• [9] Penuelas J., Baret F., Filella I.: Semi-empirical indices to assess carotenoids/chlorophyll a ratio from leaf spectral reflectance. Photo-synthetica, 31, 221- 230. 1995.
• [10] Sims DA., Gamon JA.: Relationships between leaf pigment content and spectral reflectance across a wide range of species, leaf structures and developmental stages. Remote Sensing of Environment 81: 2-3, 337-354. 2002.
• [11] Świeboda M.: Chlorophyll content in pine (Pinus silvestris L.) needles exposed to flue dust from lead and zinc works. Acta Societatis botanicorum Poloniae Vol. XLV, nr 4, S. 411¬419. 1976.
• [12] Szaniawski R.: Charakterystyka niektórych procesów fizjologicznych w trakcie rozwoju i starzenia aparatu asymilacyjnego roślin iglastych. Wiadomości Botaniczne, Tom XX, Zeszyt 3, s. 147-154. 1976.
• [13] Wężyk P.: Integracja technologii geoinformatycznych w systemie monitoringu i zarządzania ekosystemami leśnym Europy, na przykładzie projektu FOREMMS (V PR UE). W: Materiały Ogólnopolskie Sympozjum Geoinformacji. Geoinformacja zintegrowanym narzędziem badań przestrzennych, s. 94. Wysowa 2001.
• [14] Wężyk P.: Projekt FOREMMS (5PR) - nowe technologie geoinformatyczne w lasach Europy. I Konferencja SIP w Lasach Państwowych 4-6 grudzień 2001 roku. Rogów 2001.