Satellite remote sensing for water erosion assessment

• Autorzy: Niemiec M.

Warianty tytułu

PL

Monitorowanie erozji wodnej gleb z wykorzystaniem teledetekcji satelitarnej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Soil erosion is a natural process that detaches and transports soil material through the action of an erosive agent . At a global scale, among erosive agents like wind, gravity and anthropogenic perturbations, the water agent has the biggest impact on land degradation. In order to prevent this process some steps concerning erosion and the estimation of erosion factors must be taken. Detection of erosion features and eroded areas, as well as assessment of factors controlling erosion are very complex tasks which can be solved thorough the integration of spatial data, topographic maps, field measurements and surveys, aerial photographs and satellite imagery. Basically, there are three different approaches for soil erosion assessment. The first one is through field measurements of soil erosion rates. The second approach is erosion field survey, in which erosion features are identified and assessed in a qualitative or quantitative (via repeatable measurements) manner. The third method is a quantitative procedure for the estimation of soil loss through the integration of spatial data on erosion factors. Several models concerning these factors exist, of which the USLE (Universal Soil Loss Equation) is the most frequently used. Such models require large amounts of detailed data on a wide variety of rainfall, soil, vegetation and slope parameters (Vrieling, 2005). Selection of the model and required factors is region-specific, dependant on the characteristics of the area of interest and erosion processes that occur. New possibilities for water erosion assessment are offered by remote sensing methods, especially SAR interferometry using data from new, high resolution sensors. The main objective of this study is to present existing and potential methods for water erosion and erosion factors assessment, putting the emphasis on the utility of radar images (SAR) in erosion studies. In addition, the possible use of new high-resolution radar images acquired onboard the TerraSAR-X satellite is described. Finally, ongoing research on water soil erosion in the area of the Trzebnickie Hills using TerraSAR-X images and radar interferometry is presented.

PL

Erozja wodna jest jednym z głównych czynników powodujących degradację gleb. Istnieje wiele metod oceny tego zjawiska w sensie ilościowym i jakościowym. Większość z nich wykorzystuje zintegrowane dane przestrzenne, w szczególności dane dotyczące czynników wywołujących erozję. Mogą być one pozyskiwane z różnych źródeł, między innymi z: istniejących map glebowych, użytkowania terenu i topograficznych, stacji meteorologicznych, pomiarów terenowych, zdjęć lotniczych i obrazów satelitarnych. Przewagą technik zdalnych jest głównie możliwość pozyskiwania w krótkich odstępach czasowych jednorodnych danych obejmujących duże obszary. Wybór odpowiednich metod i typu danych teledetekcyjnych możliwych do wykorzystania do badania procesów erozyjnych jest podyktowany głównie rodzajem danych wynikowych, które chcemy uzyskać. Jednymi z podstawowych kryteriów wyboru są parametry sensorów, takie jak długość fali, rozdzielczość przestrzenna i czasowa, czy też, w przypadku danych radarowych, polaryzacja. W pracy przedstawiono krótki przegląd możliwości zastosowania technik zdalnych w badaniach erozji wodnej oraz czynników wywołujących to zjawisko. Głównie skoncentrowano się na możliwościach wykrywania i oceny miejsc objętych zjawiskiem erozji oraz oceny czynników wywołujących erozję za pomocą obrazów radarowych SAR. Ponadto, podkreślono potencjał nowych wysoko rozdzielczych obrazów radarowych TerraSAR-X w badaniach erozyjnych. Przedstawiono również pierwsze wyniki realizowanego na obszarze Wzgórz Trzebnickich projektu (grant Niemieckiej Agencji Kosmicznej DLR LAN0154) dotyczącego monitorowania zmian ukształtowania powierzchni terenu spowodowanych erozją wodną, Pokazano pierwszy interferogram uzyskany z danych TerraSAR-X w trybie spotlight. Wskazano problemy związane z opracowaniem tego typu danych.

Słowa kluczowe

EN

remote sensing; water erosion; TerraSAR-X

PL

teledetekcja; erozja wodna gleb; TerraSAR-X

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Informacji Przestrzennej
• Czasopismo: Roczniki Geomatyki
• Rocznik: 2009
• Tom: T. 7, z. 2
• Strony: 99--106
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz.

Twórcy

autor

Niemiec M.

• Institute of Geodesy and Geoinformatics Wroclaw University of Environmental and Life Sciences,

Bibliografia

• Baghdadi N., King C., Bourguignon A., Remond A., 2002: Potential of ERS and Radarsat data for surface roughness monitoring over bare agricultural fields:application to catchments in Northern France. International Journal of Remote Sensing 23 (17): 191-198.
• Fadul H.M., Salih A.A., Ali I.E.A., Inanaga S., 1999: Use of remote sensing to map gully erosion along the Atbara River, Sudan. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation 1 (3-4): 175-180.
• Floras S.A., Sgouras I.D., 1999: Use of geoinformation techniques in identifying and mapping areas of erosion in a hilly landscape of central Greece. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation 1 (1): 68-77.
• Henderson F.M., Lewis A J., 1998: Principles and Applications of imaging radar. Manual of Remote Sensing Third Edition, Volume 2. Published in cooperation with the American Society for Photogrammetry and Remote Sensing.
• Hill J., Megier J., Mehl W., 1995: Land degradation, soil erosion and desertification monitoring in Mediterranean ecosystems. Remote Sensing Reviews 12: 107-130.
• Kampes B., Hanssen R., Perski Z., 2003: Radar Interferometry with Public Domain Tools. [In:] Proceedings of FRINGE 2003, December 1-5, Frascati, Italy.
• Leek R., Solberg R., 1995: Using remote sensing for monitoring of autumn tillage in Norway. International Journal of Remote Sensing 16 (3): 447-466.
• Lal R., 2001: Soil degradation by erosion. Land Degradation & Development 12(6): 519-39.
• Lee H., Liu J.G., 2001: Analysis of topographic decorrelation in SAR interferometry using ratio coherence imagery. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing 29 (2): 223-232.
• Lubczynski M.W., Gurwin J., 2005: Integration of various data sources for transient groundwater modeling with spatio-temporally variable fluxes – Sardon study case, Spain. Journal of Hydrology 306 (1-4): 71-96.
• Major D.J., Larney F.J., Brisco B., Lindwall C.W., Brown R.J., 1993: Tillage effects on radar backscatter in Southern Alberta. Canadian Journal of Remote Sensing, Vol. 19, No. 2: 170-178.
• Servenay A., Prat C., 2003: Erosion extension of indurated volcanic soils of Mexico by aerial photographs and remote sensing analysis. Geoderma 117 (3-4): 367-375.
• Toutin T, Cheng P., 2003: Comparison of automated digital elevation model extraction results using along track ASTER and across-track SPOT stereo images. Optical engineering 41 (9): 2102-2106.
• Vrieling A., 2005: Satellite remote sensing for water erosion assessment: A review. Catena 65 (2006) 2-18.
• Wegmuller U., Strozzi T., Farr T., Werner C.L., 2000: Arid land surface characterization with repeat-pass SAR interferometry. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing 38 (2): 776-781.