Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Improved vegetation parameterization for hydrological model and assessment of land cover change impacts on flow regime of the Upper Bhima basin, India

Mohaideen M. M. D., Varija K.

Acta Geophysica

|

2018

|

Vol. 66, no. 4

697--715

EN

This study investigates the potential and applicability of variable infiltration capacity (VIC) hydrological model to simulate different hydrological components of the Upper Bhima basin under two different Land Use Land Cover (LULC) (the year 2000 and 2010) conditions. The total drainage area of the basin was discretized into 1694 grids of about 5.5 km by 5.5 km: accordingly the model parameters were calibrated at each grid level. Vegetation parameters for the model were prepared using temporal profile of Leaf Area Index (LAI) from Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer and LULC. This practice provides a methodological framework for the improved vegetation parameterization along with region-specific condition for the model simulation. The calibrated and validated model was run using the two LULC conditions separately with the same observed meteorological forcing (1996–2001) and soil data. The change in LULC has resulted to an increase in the average annual evapotranspiration over the basin by 7.8%, while the average annual surface runoff and baseflow decreased by 18.86 and 5.83%, respectively. The variability in hydrological components and the spatial variation of each component attributed to LULC were assessed at the basin grid level. It was observed that 80% of the basin grids showed an increase in evapotranspiration (ET) (maximum of 292 mm). While the majority of the grids showed a decrease in surface runoff and baseflow, some of the grids showed an increase (i.e. 21 and 15% of total grids— surface runoff and baseflow, respectively).

2

Improving the Consistency and Continuity of MODIS 8 Day Leaf Area Index Products

Kandasamy S., Neveux P., Verger A., Buis S., Weiss M., Baret F.

International Journal of Electronics and Telecommunications

|

2012

|

Vol. 58, No. 2

141-146

EN

Time Series Analysis of Leaf Area Index (LAI) is vital to the understanding of global vegetation dynamics. The LAI time series derived from satellite observations are usually not complete and noisy due to cloud contamination and uncertainties in the retrieval techniques. In this paper, the continuity and consistency of the MODIS 8 day LAI products are improved using a method based on Caterpillar Singular Spectrum Analysis. The proposed method is compared with other standard methods: Savitzky-Golay filter, Empirical Mode Decomposition, Low Pass filtering and Asymmetric Gaussian fitting. The experiment demonstrates the smoothing and gapfilling ability of the developed method, which is more robust across the biomes both in terms of root mean square error metrics and bias metrics as compared to the standard methods.

3

Biophysical Parameters Assessed from Microwaveand Optical Data

Dąbrowska-Zielińska K., Budzyńska M., Kowalik W., Małek I., Gatkowska M., Bartold M., Turlej K.

International Journal of Electronics and Telecommunications

|

2012

|

Vol. 58, No. 2

99-104

EN

The study has been carried out at Biebrza Wetlands situated in the N-E part of Poland, a NATURA 2000 and Ramsar Convention test site in 2003-2009. It is one of the largest in Europe natural rich biotope with the large amount of unique species of flora and important zone for nesting and wintering for fauna. Data from microwave and optical satellite images and soil-vegetation ground measurements were analyzed to develop methods for monitoring and mapping biophysical parameters. Satellite data applied for the study included: ENVISAT.ASAR, ENVISAT.MERIS, ALOS.PALSAR, ALOS.AVNIR-2, and NOAA.AVHRR data. Optical images were used for classification of wetlands communities and calculation of vegetation index NDVI. Also, latent heat flux has been calculated using NOAA.AVHRR data and meteorological data. Microwave images acquired in different modes (ASAR IS2 and IS6, ALPSR.FBD) and polarizations (HH, HV, VV) were used for assessment and mapping of Leaf Area Index (LAI) and soil moisture (SM) for every habitat classified from optical images. Backscattering coefficient calculated from ALOS.PALSAR HV and ENVISAT.ASAR IS6 VV was applied for assessment of vegetation bio-parameters. Backscattering coefficient calculated from ALOS.PALSAR.FBD HH and ENVISAT.ASAR HH IS2 was used for SM assessment. The study was conducted in the framework of ESA PECS project No 98101 and ESA PI projects: C1P.7389 and AOALO.3742.

4

Monitoring przyrodniczy Bagien Biebrzańskich z zastosowaniem teledetekcji

Budzyńska M., Dąbrowska-Zielińska K., Turlej K., Małek I., Bartold M.

Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie

|

2011

|

T. 11, z. 3

39-64

PL

Wobec wzrastającego zagrożenia naturalnego środowiska ekosystemu Bagien Biebrzańskich oraz konieczności jego ochrony dużego znaczenia nabiera monitoring przyrodniczy aktualnego stanu pokrycia roślinnego oraz uwilgotnienia terenu. Metody teledetekcji są w takim przypadku bardziej dokładne i szybsze od metod polowych, pozwalają rozpoznać oraz określić aktualną strukturę przestrzenną roślinności i wyznaczyć granice jej poszczególnych elementów, jak również oszacować uwilgotnienie danego siedliska. Współczesna technika satelitarna umożliwia prowadzenie kompleksowych badań jednocześnie na dużych obszarach, często trudno dostępnych. Wykorzystuje się informacje pozyskiwane w różnych zakresach widma elektromagnetycznego i w różnym czasie. Autorzy proponują wykorzystanie zdjęć pozyskiwanych przez satelity środowiskowe, pracujące w widmie optycznym i mikrofalowym. Zdjęcia zarejestrowane w widmie optycznym wykorzystano do klasyfikacji zbiorowisk roślinnych, obliczenia wskaźników roślinnych oraz gęstości strumieni ciepła. Zdjęcianzarejestrowane w zakresie mikrofalowym wykorzystano do obliczenia wskaźnika LAI (ang. "Leaf Area Index") i wilgotności gleby. Algorytmy szacowania różnych parametrów biofizycznych opracowane na podstawie danych naziemnych i satelitarnych dla poszczególnych zbiorowisk roślinnych, występujących na obszarze Bagien Biebrzańskich, pozwalają na wykonywanie map tematycznych tych siedlisk z dużą rozdzielczością czasową i przestrzenną. Porównywanie kolejnych sekwencji czasowych takich map umożliwia monitoring przyrodniczy ekosystemu bagiennego, wychwycenie zmian ilościowych i jakościowych oraz ich kierunku. Z uwagi na dynamizm siedlisk bagiennych i ich różnorodności biologicznej informacje te mogą być wykorzystane w planowaniu działań, zmierzających do ochrony tego ekosystemu przed degradacją.

EN

This study was carried out in the Biebrza Valley, a NATURA 2000 and Ramsar Convention site situated in Northeast Poland. This paper presents monitoring and mapping of various soil-vegetation variables using optical and microwave satellite data. Satellite data used in the study included: ENVISAT ASAR and MERIS; ALOS PALSAR, AVNIR-2, and PRISM; NOAA.AVHRR; Terra ASTER and MODIS; Landsat ETM+. Optical images were used for classification of wetland communities and calculation of vegetation indices. Latent Heat Flux (LE) was estimated from NOAA. AVHRR and meteorological data and soil moisture index was calculated as the ratio of Sensible Heat Flux (H) to LE. Parallel to satellite observations the soil-vegetation variables were measured at the test site. Data from optical and microwave satellite images and soil-vegetation field measurements were analysed to develop methods for the Leaf Area Index (LAI), biomass, and soil moisture assessment over wetlands. Monitoring and mapping of various soil-vegetation variables is very important part of better management and protection of wetland areas. Presented results allow for monitoring and mapping soilvegetation parameters of wetlands and their changes over time. The methodology developed is suitable for applications in the system of wetland monitoring in Europe. The studied areas can be perceived as a reference for other wetlands.

5

Zróżnicowanie kosodrzewiny w Tatrach, w świetle badań teledetekcyjnych

Zwijacz-Kozica M.

Teledetekcja Środowiska

|

2010

|

T. 44

1--61

EN

Dwarf mountain pine (Pinus mugo Turra) is the main component in the subalpine belt in the Tatra National Park, where the study was conducted. From the ecological point of view dwarf pine plays an important role in the sensitive mountainous area. Until now there were no studies focused on structure of dwarf pine community and there were also no attempts to work out methodology for detailed qualitative and quantitative description of dwarf pine. In this study for the first time it was aimed to prepare methodology of dwarf pine characterization and monitoring using hyperspectral data. Analysis involved processing of airborne and satellite images data and field measurements. Presented study evaluated linear predictive models between vegetation indices derived from radiometrically corrected air- borne imaging spectrometer ROSIS, spectral field and laboratory measurements and field measurements of dwarf pine biophysical variables (LAI, fAPAR). Narrow band vegetation indices were computed on the basis of all possible two-band combinations of set of vegetation indices (VI, NDVI, PVI, SAVI2, TSAVI). VI based on ROSIS wavebands 510 nm and 630 nm was linearly related to leaf area index (R2=0,48). VI and NDVI based on FieldSpec HH wavebands 886 nm and 518 nm performed better and were linearly related to LAI (R2=0,72). TSAVI based on ROSIS wavebands 658 nm and 570 nm was linearly related to the fraction of absorbed photosynthetically active radiation (R2=0,72). SAVI2 based on FieldSpec HH wavebands 747 nm and 703 nm was linearly related to fAPAR (R2=0,81). Analysed indices of vegetation condition were correlated (R2>0,90) with spectral vegetation indices based on FieldSpec Pro laboratory data. The study shows that for hyperspectral image data covering spectral region of visible light and near infrared, linear regression models can be applied to quantify LAI and fAPAR with satisfying accuracy. Models involving spectral information from sensors that have wider spectral range have better potential to linearly quantify biophysical vegetation parameters involving spectral vegetation indices. Vegetation indices that have the best relation to LAI and fAPAR were based on wavebands related to spectral features. It can be assumed that hyperspectral data contain information relevant to the estimation of vegetation biophysical parameters. In this study it was investigated if dwarf pine community differs spectrally within study site. To assess presence and extent of the spectral differentiation the set of field and laboratory spectral measurements were used. Reflectance curves were compared visually and using the statistical test. It was demonstrated that the majority of the studied dwarf pine plots have a characteristic signature. Parts of the electromagnetic spectrum which offer greatest information content for discriminating between and identifying dwarf pine spectral types were indicated. It was also examined if any of abiotic components of environment (altitude above sea level, aspect, slope, soil type, geology, global radiation and temperature) has an influence on the spatial distribution of LAI and fAPAR values. WMP (index of tie strength) and MP (tie strength) were used to assess an extent of the influence. It was found that neither of investigated abiotic factors affects LAI and fAPAR values.

6

Remote sensing tools for analyzing state and condition of vegetation

Jarocińska A., Zagajewski B.

Roczniki Geomatyki

|

2009

|

T. 7, z. 2

47-53

EN

Hyperspectral data, which are characterized by very high spectral, spatial and radiometric resolutions, allow the analysis of the biometric properties of plants in different wavelengths of the electromagnetic spectrum. This kind of data can be applied to interpretation of vegetation, land cover forecast biomass and crops and also for analyzing plant condition, because vegetation cover is a very good indicator of environmental condition. All the spectral characteristics of plants can be measured and analyzed quantitatively using different vegetation indices, which are a mathematical combination of various bands. The most frequently used regions of the spectrum are visible, red-near infrared edge, near and middle infrared. In these regions it is possible to measure chlorophyll, carotenoids and other pigment content, fresh and dry biomass, water and nutrient content, internal leaf structure, soil moisture and plant surface temperature. In this study, four of the vegetation indices have been analysed: Normalized Difference Vegetation Index (Rouse et al., 1973; Griffith et al., 2002), Soil Adjusted Vegetation Index (Huete, 1988), Leaf Area Index (Surlock, 2001; Haboudane et al., 2004) and fAPAR - fraction of Absorbed Photosynthetically Active Radiation (Moreau, Li, 1996). These indices measure the condition of plants and estimate the quantity of biomass. Correctly calculated indices offer much information about the functionality of an ecosystem. Such vegetation indices are broadly used for vegetation monitoring. The main purpose of the research was an analysis of plant condition using remote sensing methods. Maps of spatial distribution of the NDVI, SAVI, LAI and fAPAR were prepared using ground and airborne measurements (DAIS 7915 products were corrected and verified by field measurements). Indices from airborne and ground level measurements were also correlated. The studies took place in the Low Beskid Mountains., which constitute one of the most natural parts of the Polish Carpathian Mountains (Fig. 3). The area extends from 49o34'- 49o41'N to 21o01'-21o09'E, with an altitude range of 400-750 m. The study area focuses on the Bystrzanka catchment around the town of Szymbark. This catchment has an area of around 13.5 km2. The largest part of the area, 40%, is covered by forest. Meadows and pasture comprise 28% of the area. A small fragment of the area is covered by arable land. The area is defined as a natural and seminatural environment. The human influence is relatively low and natural processes are not disturbed, so that vegetation can be used here as an indicator of other ecosystem components (soils, microclimate etc.)

PL

Techniki teledetekcyjne umożliwiają prowadzenie monitoringu przyrodniczego roślinności, w tym dokładną analizę fizjologii oraz właściwości biometrycznych. W artykule przedstawiony jest sposób badania kondycji roślinności wykorzystujący teledetekcyjne wskaźniki roślinności oraz związki mię dzy wskaźnikami mierzonymi z poziomu naziemnego i pułapu lotniczego. Badania były prowadzone na terenach naturalnych i ekstensywnie wykorzystywanych rolniczo zlewni Bystrzanki w Beskidzie Niskim. W badaniach wykorzystano dwa rodzaje danych: wartości wskaźników NDVI, SAVI, LAI i fAPAR pobranych na poziomie terenowym oraz obraz hiperspektralny ze skanera lotniczego DAIS 7915. Pobrano dane z poziomu terenowego. Następnie utworzono obrazy wskaźników w dwóch progra mach ATCOR i ENVI 4.3 (obraz wskaźnika NDVI). Obrazy wskaźników SAVI, LAI i fAPAR uzyskane z pierwszego programu były w jednostkach niezgodnych dla wskaźników, dlatego wymagały dalszych transformacji. Pobrano wartości wskaźników z obrazów. Następnie przeprowadzono analizy staty styczne porównując wartości z obrazów z danymi terenowymi, uzyskując równania regresji, których użyto do transformacji obrazów. Ostatnim etapem było utworzenie map przestrzennego rozkładu czterech wskaźników oraz mapy kondycji roślinności biorącej pod uwagę wartości wskaźników SAVI, LAI i fAPAR. Stwierdzono, że użycie teledetekcyjnych wskaźników roślinności ułatwia pozyskiwanie informacji o stanie roślinności i obiektywizuje te dane. Zanotowano korelacje między wskaźnikami NDVI i LAI oraz NDVI i fAPAR, są one zdecydowanie silniejsze na poziomie lotniczym. Na ścisłość korelacji wpływa sposób pobierania danych oraz sposób użytkowania terenu. Techniki hiperspektralne stwa rzają dodatkowe możliwości pozyskiwania informacji przez analizę krzywej odbicia spektralnego, a nie jedynie jej wycinków, tak jak w przypadku technik wielospektralnych. Wykorzystując tak utworzo ne wskaźniki możliwa jest dokładniejsza analiza roślinności. Stwierdzono, że na badanym terenie wskaźniki NDVI, SAVI, LAI i fAPAR mają wysokie wartości. Na podstawie mapy kondycji roślinności stwierdzono, że na przeważającym obszarze roślinność była w dobrym stanie.

7

Ocena selektywności herbicydów stosowanych w monokulturze kukurydzy z wykorzystaniem wskaźnika powierzchni liści (LAI) i kąta nachylenia liści (MTA)

Gołębiowska H., Sekutowski T.

Inżynieria Rolnicza

|

2007

|

R. 11, nr 3 (91)

51-58

PL

Prowadzone przez wiele lat doświadczenia nad reakcją odmian kukurydzy na herbicydy wskazują, że środki te nie są całkowicie selektywne. Powszechnie stosowany w ochronie kukurydzy rimsulfuron powoduje w wielu przypadkach zmiany morfologiczne zahamowanie wzrostu i końcowym efekcie prowadzi do obniżenia plonowania. Poddane ocenie, w latach 2003-2005 odmiany Fatima i Blask na działanie rimsulfuronu i 2,4 D+florasulam, wykazały zróżnicowaną tolerancję na zawarte w środkach substancje biologicznie czynne. Fitotoksyczne oddziaływanie herbicydów na odmiany kukurydzy oceniano na podstawie pomiarów wysokości roślin w okresie intensywnego wzrostu oraz po wykształceniu wiech, liczby roślin, liczby kolb, masy kolb i MTZ oraz wysokości plonowania. Plon ziarna i masę tysiąca ziaren podano w przeliczeniu na 15% wilgotności. W wyniku aplikowania rimsulfuronu stwierdzono u mieszańca Fatima pojawienie się w różnym nasileniu, fitotoksycznych uszkodzeń typu odbarwienia oraz staśmienia liści i deformacje roślin, a po zastosowaniu 2,4 D+florasulam zahamowanie wzrostu i skręcenie liści, prowadzące do znacznego obniżenie wysokości roślin oraz do zmniejszenia liczby kolb, MTZ oraz plonu kolb i ziarna. Wrażliwość odmiany Fatima na stosowane herbicydy potwierdzają niskie indeksy LAI i wysokie MTA. Tolerancyjna odmiana Blask charakteryzowała się najwyższym indeksem LAI i najniższym kątem ustawienia liści MTA niezależnie od warunków pogodowych występujących w poszczególnych latach badań po zastosowaniu zarówno rimsulfuronu i 2,4 D+florasulam.

EN

Conducted for many years by authors experiments have shown that for many maize hybrids cultivated in Poland herbicides applied in maize are not quite selective. Some of them, particularly rimsulfuron cold cause morphological changes, growth inhibition and even decrease yielding. In the paper are presented results of experimental research on rimsulfuron and 2.4 D+florasulam influence on selected maize varieties in different conditions of weather course in vegetation seasons 2003- 2005. In experiments used measurements of leaf area index (LAI) and mean tip angle (MTA). LAI and MTA were determined with use of a LAI-2000 meter (LI-COR, USA) aty the beginning of BBCH 45 stage in four replications. In the unfavourable year 2004, when there was, up to reaching phase of complete maturity of maize, large deficit of thermal units and excessive content of moisture in soil, after treatment with above mentioned herbicides tested hybride Fatima of maize have reacted with yield decrease, lower leaf area index and highest mean tip angle. However for resistant variety Blask was noted highest LAI index and lowe mean tip after application by Mustang 306 EC and Titus 25 WG in three years of the study.

8

Nowe kierunki pomiaru lasu z wykorzystaniem narzędzi teledetekcyjnych

Zawiła-Niedźwiecki T., Miścicki S., Zasada M., Wencel A.

Roczniki Geomatyki

|

2006

|

T. 4, z. 4

155-166

EN

The paper discusses methodological aspects of a research project financed by the State Forests dealing with forest inventory with the use of modern geomatic technologies (terrestrial and airborne laser scanning, hemispherical photographs, LAI, Mobile Mapping System, very high resolution satellite images).

9

Pozyskiwanie informacji o parametrach glebowo-roślinnych za pomocą satelitarnych zdjęć mikrofalowych

Dąbrowska-Zielińska K., Kowalik W., Gruszczyńska M.

Roczniki Geomatyki

|

2005

|

T. 3, z. 2

35-44

EN

The monitoring of vegetation growth conditions is a very important problem in proper agricultural management and in yield forecasting. Spectral reflectance signatures taken in the optical spectrum are useful for such applications, and a variety of information from optical sensors can be applied for estimating soil moisture values and conditions of vegetation growth. However, the acquisition of optical sensor data is often hampered by unfavorable weather conditions. Radar sensors are able to collect the data despite of clouds. This is the major reason why they are much more likely to provide useful information. The microwave backscatter value depends on sensor configuration such as incydent angle and polarization (Allen and Ulaby, 1984; Le Toan et al., 1984; Paloscia, 1998; Ulaby, 1978). Furthermore, it is affected by soil and plant dielectric and geometric properties (Ulaby et al., 1986; Dabrowska-Zielinska et al., 1994; Gruszczynska et al., 1998). Thus, it has been suggested that the combination of microwave signatures at different frequencies and/or polarizations may provide information on soil and vegetation conditions (Le Toan, 1982). The strong interaction of backscatter signal with soil and vegetation cannot be expressed by a simple linear function. It seems that mechanistic models may better characterize the contribution of various parameters on the observed backscattering signatures. The simulation of backscattering coefficient using the Water Cloud Model (WCM) was presented in the paper of Atema and Ulaby (1978) and modified by Prevot et al. (1993) and Champion (2000). The analysis based on the WCM uses two different SAR frequencies. Numeric inversion of the model may be useful in estimating soil moisture and vegetation descriptors. Thus, the goal of this study was to extract from dual-frequency and incidence angle satellite SAR signatures consistent information about moisture in soils and about various features of plants by implementation of the water-cloud model. The study was carried out on Polish agricultural regions but it is hoped that it will be applicable anywhere on the planet. During satellite overpasses, the ground-based measurements required such as soil moisture, Leaf Area Index, and biomass were collected. The backscattering coefficients were collected from ERS-2.SAR (C-VV band at 5.3 GHz, incidence angle 23o, spatial resolution 30 m) and from JERS-SAR (L-HH band at 1.275 GHz, incidence angle 35o, spatial resolution 18 m). The applicability of three different vegetation descriptors to the semi-empirical water-cloud model was investigated. The contribution to the backscatter values of vegetation features such as leaf area expressed in the Leaf Area Index (LAI) and the dielectric properties of leaf surface expressed in the Leaf Water Area Index (LWAI) and the Vegetation Water Mass (VWM) was examined in order to reveal the best fit of the model. It was found that in C-band, which had an incidence angle of 23o, the soil moisture contribution to the sigma value was predominant over the vegetation contribution. When the kanopy cover increases, the sensitivity of a radar signal to dry soil conditions (SM<0.1) decreased. The sigma value was the most sensitive to vegetation descriptor VWM which described the amount of water in vegetation. Attenuation of soil signal by the canopy was found in all three vegetation descriptor types; the strongest attenuation effect was observed in the case of VWM. In L-band (where the incidence angle was 35o), the dominant signal to total s° value comes from volume scattering of vegetation for LAI>3. When LAI<3 the vegetation contribution to total s° value appeared in two-way attenuation. The results gave us the possibility of comparing the modelled parameters with the measured soil and vegetationparameters. The study will continue using L band with different polarization from future ALOS PALSAR satellite and C band from ENVISAT ASAR various polarization. The combination of model simulating backscattering coefficient from canopy as Michigan Microwave Canopy Scattering model (Ulaby et al., 1990) and semi empirical model will be applied for different vegetation types not only for narrow leaf crops but also for broad leafs in order to verify possibility to increase the precision in obtaining soil vegetation descriptors.

10

Modelling of crop and soil parameters using C and L band of SAR images

Dąbrowska-Zielińska K., Inoue Y., Kowalik W., Gruszczyńska M.

Journal of Water and Land Development

|

2005

|

no. 9

3-20

EN

The dual-frequency satellite SAR backscatter was extracted for consistent information about various soil-vegetation parameters of crops for analysing crop growth conditions in any agricultural region. The ground-based measurements of soil moisture SM, Leaf Area Index LAI, and biomass were collected from 10 to 14 May 1998 during a satellite overpass on a particular date. The backscattering coefficients at various frequencies were collected from ERS-2.SAR (C-VV) on May 10, 1998 and from JERS-SAR (L-HH) on May 14, 1998. The applicability of three different vegetation descriptors to the semi-empirical water-cloud model was investigated. The contribution to the backscatter values of vegetation features such as leaf area expressed in the Leaf Area Index and the dielectric properties of leaf surface expressed in the Leaf Water Area Index LWAI and the Vegetation Water Mass VWM was examined in order to reveal the best fit of the model. It was found that in C-band, which had an incidence angle of 23°, the soil moisture contribution to the sigma value was predominant over the vegetation contribution. When the canopy cover increased, the sensitivity of a radar signal to dry soil conditions (SM < 0.1) decreased. The sigma value was the most sensitive to vegetation descriptor VWM which described the amount of water in vegetation. Attenuation of soil signal by the canopy was found in all three vegetation descriptor types; the strongest attenuation effect was observed in the case of VWM. In L-band (where the incidence angle was 35°), the dominant signal to total σ ° value came from volume seattering of vegetation for LAI> 3. When LAI< 3 the vegetation contribution to total σ ° value appeared in two-way attenuation. The results gave us the possibility of comparing the modelled with the measured soil and vegetation parameters.

PL

Spośród wielu zakresów promieniowania elektromagnetycznego, wykorzystywanych w teledetekcji satelitarnej, do pozyskiwania informacji o powierzchni roślinnej stosowane są mikrofale, które dzięki możliwości wykonywania zobrazowań niezależnie od warunków pogodowych i pory dnia, stały się często jedynym teledetekcyjnym źródłem informacji. Zdjęcia mikrofalowe SAR przedstawiają rozkład amplitudy sygnału odbitego od badanej powierzchni. Obliczony na tej podstawie współczynnik rozpraszania wstecznego, tzw. σ °, wyraża natężenie promieniowania mikrofalowego odbitego od powierzchni i zależy głównie od jej szorstkości i wilgotności. Na potrzeby niniejszego opracowania, wartości współczynnika wstecznego rozpraszania uzyskano z dwóch satelitów wysyłających i rejestrujących wiązkę promieniowania o różnej długości i polaryzacji fal, tj. satelity europejskiego ERS-2 SAR wysyłającego wiązkę promieniowania pod kątem 23°, rejestrującego badany obszar w zakresie C, o częstotliwości 5,3 GHz i długości fali 5,7 cm oraz satelity japońskiego JERS SAR wysyłającego wiązkę promieniowania w zakresie L pod kątem 35° o częstotliwości 1,2 GHz i długości fali 23,5 cm. Celem badań było uzyskanie wielu parametrów glebowo-roślinnych, bardzo istotnych w prognozowaniu plonów głównych upraw rolnych. W trakcie zobrazowań satelitarnych wykonano pomiary wilgotności gleby (SM), powierzchni projekcyjnej liści (LAI) i biomasy. Istotą tych badań było zastosowanie modelu opisującego powierzchnię czynną, na którą pada wiązka promieniowania mikrofalowego, jako tzw. "chmurę wodną". Ze względu na to, że powracający sygnał wysyłanej fali rejestrowany przez radiolokator zależy od powierzchni, na którą pada, do modelu wprowadzono takie parametry roślinne, które najlepiej opisują rośliny, a więc LAI, jak również wskaźnik LWAI oraz wskaźnik charakteryzujący wodę w samych roślinach (VWM). Z analizy wynika, że wraz ze zwiększaniem się masy roślinnej zmniejsza się czułość sygnału na wilgotność gleby mniejszą niż 10%. Woda zawarta w roślinach, przedstawiona jako wskaźnik VWM, miała najbardziej znaczący wpływ na wartość rejestrowanego sygnału. Zarejestrowany sygnał w zakresie fali L w znaczącym stopniu zależał od roślinności charakteryzowanej przez wskaźnik LAI, zwłaszcza gdy rośliny były stosunkowo gęste (LAI> 3). Działo się tak na skutek padania wiązki mikrofalowej pod stosunkowo dużym kątem (35°). W wyniku inwersji modelu otrzymano wartości poszczególnych parametrów opisujących roślinność oraz wilgotność gleby i porównano z wartościami mierzonymi in situ.

11

Application of microwave images from European Remote Sensing Satellites (ERS-1, ERS-2) for soil moisture estimates

Gruszczyńska M., Dąbrowska-Zielińska K.

Journal of Water and Land Development

|

1998

|

no. 2

7-17

EN

In the framework of common projects with the European Space Agency (ESA) the Remote Sensing and Spatial Information Centre - OPOLIS has undertaken the projects on application of microwave images from ERS (European Remote Sensing) satellites for agriculture. The images from ERS-1 and ERS-2 satellites covering western part of Poland taken in 1992-1996 growing seasons have been analysed and backscattering coefficient σ ° values have been compared to the parameters, which characterise soil - vegetation conditions. These parameters have been measured at the ground level. The impact of ground truth variables on microwave signals expressed by backscattering coefficient σ ° has been examined in order to develop the method of soil moisture assessment in agricultural areas covered with various crops. It was found that the relationship between backscattering coefficient σ ° and soil moisture is strongly dependent on vegetation surface roughness. It was assumed that the roughness of vegetation might be characterised by Leaf Area Index (LAI). Thus, to assess the soil moisture condition, the roughness of vegetation covering the examined area should be known. The method for soil moisture assessment has been verified for ERS-2 data obtained for 1997 year.

PL

Umieszczenie na orbicie ziemskiej pierwszego Europejskiego Satelity Środowiskowego ERS-1 dało możliwość obserwacji powierzchni Ziemi niezależnie od warunków pogodowych. Szczególne znaczenie tego satelity w badaniach rolniczych wiąże się ze znajdującym się na jego pokładzie radiolokatorem obrazowym wyposażonym w antenę syntetyczną. Radiolokator ten daje możliwość wykonywania zdjęć niezależnie od warunków pogodowych, a więc także w czasie pełnego zachmurzenia obrazowanej powierzchni. Na podstawie mikrofalowych zdjęć satelitarnych można określić współczynnik wstecznego rozpraszania - σ °, który charakteryzuje szorstkość badanej powierzchni i wilgotność gleby. W trakcie przeprowadzonych prac zauważono, że korelacja pomiędzy współczynnikiem wstecznego rozpraszania σ ° a wilgotnością gleby pod różnymi uprawami nie jest zadowalająca. Można ją znacznie poprawić jeśli weźmie się pod uwagę szorstkość danej powierzchni. Problem określenia szorstkości powierzchni pokrytej roślinnością rozwiązano wykorzystując wskaźnik projekcyjny liści - LAI. W przypadku określenia obszarów o jednakowej szorstkości można ze znacznie większą dokładnością określać wilgotność gleby. Innym podejściem do określania warunków wilgotnościowych gleb jest wykorzystanie informacji o wielkości ewapotranspiracji. Wartość tę można obliczyć także na podstawie mikrofalowych zdjęć satelitarnych. To podejście uniezależnia określanie warunków wodnych gleb od pomiarów terenowych.