Selected vegetation indices derived from NOAA AVHRR satellite images and their suitability for crop monitoring

• Autorzy: Stankiewicz K.

Warianty tytułu

PL

Badanie przydatności satelitarnej wskaźników roślinnych z bazy INFOSAT do monitorowania przestrzeni rolniczej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The suitability of selected satellite vegetation indices for estimating the condition of cereals in Poland was investigated. The indices presented here were derived from the data stored in INFOSAT database, which was created at the Institute of Geodesy and Cartography. INFOSAT contains data from processed satellite images acquired by NOAA AVHRR scanner. The methods applied in the database generation and in the calculation of vegetation indices were analysed in view of their applicability to the inference on crops condition over a large area. Presented results of statistical analysis indicate significant relations between the production of cereals and indices based on NDVI. The suitability of selected satellite vegetation indices for estimating the condition of cereals in Poland was investigated. The indices presented here were derived from the data stored in INFOSAT database, which was created at the Institute of Geodesy and Cartography. INFOSAT contains data from processed satellite images acquired by NOAA AVHRR scanner. The methods applied in the database generation and in the calculation of vegetation indices were analysed in view of their applicability to the inference on crops condition over a large area. Presented results of statistical analysis indicate significant relations between the production of cereals and indices based on NDVI.

PL

W artykule przedstawiono wstępną analizę przydatności wskaźników roślinnych utworzonych na podstawie bazy danych INFOSAT. Baza ta powstała w Instytucie Geodezji i Kartografii w celu wspomagania modeli prognozowania plonów wykorzystujących dane satelitarne. INFOSAT gromadzi informacje oparte na stosunkowo łatwo dostępnych i spójnych wewnętrznie danych ze skanera AVHRR umieszczanego na amerykańskich satelitach meteorologicznych z serii NOAA. Sposób przetwarzania danych satelitarnych przed wprowadzeniem do bazy ma na celu zmniejszenie stopnia zakłócenia danych przez takie czynniki, jak zachmurzenie, rozpraszanie i absorpcja promieniowania w atmosferze oraz błędy geometryzacji. Tak przygotowane dane stanowią reprezentację wartości znormalizowanego wskaźnika zieleni i temperatury radiacyjnej na obszarach elementarnych o powierzchni 16 km² i nadają się do analizowania stanu upraw w skali regionu lub kraju. W bazie przechowywane są dane z wielu lat, co daje możliwość stosowania analiz porównawczych. Ze względu na różnorodność czynników wpływających na wzrost roślin uprawnych, spośród których zmianom podlegają przede wszystkim parametry meteorologiczne oraz struktura upraw, dużego znaczenia nabierają wskaźniki oparte na lokalnych zakresach zmienności parametrów wyznaczanych na podstawie zdjęć satelitarnych. Posługiwanie się wskaźnikami tego rodzaju eliminuje w pewnym stopniu wpływ czynników stałych, takich jak lokalne warunki glebowe czy lokalne warunki klimatyczne. Im dłuższy jest okres, z którego zbierane są dane, tym większa jest ich przydatność. Związki między ilością plonów zbóż a rozmaitymi wskaźnikami konstruowanymi na podstawie bazy INFOSAT badano metodami statystycznymi. Siła tych związków stanowi miarę przydatności bazy do monitorowania przestrzeni rolniczej Polski. Wskaźniki wybrane do analizy to: wartości reprezentujące NDVI w dekadach, skumulowane wartości NDVI, skumulowane wartości temperatury radiacyjnej oraz wskaźniki VCIN i TCIN, będące odpowiednio lokalną miarą zmienności NDVI i T_s. Wszystkie te wskaźniki zostały uśrednione na obszary województw. Analiza dotyczyła danych z lat 1992-2000. Najbardziej obiecujące okazały się zależności występujące między względną ilością plonów a wskaźnikami opartymi na NDVI, szczególnie wskaźnikami lokalnymi VCIN₁₅ i VCIN₁₆. W okresie dojrzewania zbóż wskaźniki oparte na NDVI, jako wskaźniki zieleni, tracą na znaczeniu. Można się natomiast spodziewać, że wskaźniki porównawcze skonstruowane na bazie różnic między temperaturą radiacyjną roślin a temperaturą powietrza, będące miarą natężenia procesu ewapotranspiracji, mogą być także podstawą prognozowania plonów. Wskaźniki te mogłyby odgrywać istotną rolę również w późniejszych fazach rozwoju roślin. Powiększenie zasobów bazy o dane sprzed 1992 r. oraz analiza przydatności wskaźników skonstruowanych na bazie temperatury radiacyjnej stanowią najważniejsze cele dalszych prac związanych z bazą INFOSAT.

Słowa kluczowe

EN

satellite images; NOAA AVHRR; NDVI; vegetation condition index; temperature condition index; crop production

PL

obrazy satelitarne; NOAA AVHRR; NDVI; plony

• Wydawca: Wydawnictwo ITP
• Czasopismo: Journal of Water and Land Development
• Rocznik: 2002
• Tom: no. 6
• Strony: 51--71
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Stankiewicz K.

• Institute of Geodesy and Cartography, Dept of Remote Sensing ul. Jasna 2/4, 00-950 Warszawa, Poland

Bibliografia

• 1. Bac S., Koźmiński C., Rojek M., 1998. Agrometeorologia (Agrometeorology). Warszawa: PWN.
• 2. Baranowski M., Ciołkosz A., 1997. Opracowanie bazy danych "pokrycie terenu Polski” (Preparation of land cover database for Poland). Pr. IGIK t. 46 z. 95: 7-25.
• 3. Coll C., Caselles V., 1997. A split-window algorithm for land surface temperature from advanced very high resolution radiometer data: Validation and algorithm comparison. J. Geoph. Res. Vol. 102 No. Dl4: 16697-16713.
• 4. Dąbrowska-Zielińska K., 1999. System wczesnego ostrzegania przed zagrożeniem występowania niedoborów wody na obszarach rolniczych na podstawie zdjęć satelitarnych NOAA. (Early waming system against the threat of water deficiency based on NOAA satellite images for agricultural areas). Fotointerpretacja w geografii. Probl. Telegeoinformacji t. 29. Warszawa: PTG KTS: 14-22.
• 5. Dąbrowska-Zielińska K., Kogan F., Ciołkosz A., Gruszczyńska M., Kowalik W., 2001. Modeling of crop growth conditions and crop yield in Poland using AVHRR based indices. Przyjęte do druku w Int. J. Remote Sens.
• 6. Kriebel K.T., Gesell G., Kästner M., Mannstein H., 1999. The cloud analysis tool APOLLO: Improvements and validations. Report 126, DLR-Oberpfaffenhofen, Institut für Physik der Atmosphäre, D-82234 Wessling, Germany, submitted to Int. J. Remote Sens.
• 7. Rao C.R.N., Chen J., 1995. Inter-satellite calibration linkages for the visible and near-infrared channels of the Advanced Very High Resolution Radiometer on the NOAA-7, -9, and -11 spacecraft. Int. J. Remote Sens. 16: 1931-1942.
• 8. Tanré D., Deroo C., Duhaut P. Herman M., Morcrette J.J., Perbos J., Deschamps P.Y., 1990. Description of a Computer code to simulate the satellite signal in the solar spectrum: the 5S code. Int. J. Remote Sens. 11: 659-668.
• 9. Teillet P. M, 1992: An algorithm for the radiometric and atmospheric correction of AVHRR data in the solar reflective channels. Remote Sens. Environ. 41: 185-195.