Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Estimation of bare soil moisture from remote sensing indices in the 0.4-2.5 mm spectral range

Kubiak Katarzyna, Stypułkowska Justyna, Szymański Jakub, Spiralski Marcin

Transactions on Aerospace Research

|

2021

|

Nr 2 (263)

1--11

EN

Soil moisture content (SMC) is an important element of the environment, influencing water availability for plants and atmospheric parameters, and its monitoring is important for predicting floods or droughts and for weather and climate modeling. Optical methods for measuring soil moisture use spectral reflection analysis in the 350-2500 nm range. Remote sensing is considered to be an effective tool for monitoring soil parameters over large areas and to be more cost effective than in situ measurements. The aim of this study was to assess the SMC of bare soil on the basis of hyperspectral data from the ASD FieldSpec 4 Hi-Res field spectrometer by determining remote sensing indices and visualization based on multispectral data obtained from UAVs. Remote sensing measurements were validated on the basis of field humidity measurements with the HH2 Moisture Meter and ML3 ThetaProbe Soil Moisture Sensor. A strong correlation between terrestrial and remote sensing data was observed for 7 out of 11 selected indexes and the determination coefficient R2 values ranged from 67%-87%. The best results were obtained for the NINSON index, with determination coefficient values of 87%, NSMI index (83.5%) and NINSOL (81.7%). We conclude that both hyperspectral and multispectral remote sensing data of bare soil moisture are valuable, providing good temporal and spatial resolution of soil moisture distribution in local areas, which is important for monitoring and forecasting local changes in climate.

PL

Zawartość wody w glebie (SMC) jest ważnym elementem środowiska wpływającym na dostępność wody dla roślin, parametry atmosferyczne, a jej monitorowanie jest istotne w prognostyce powodzi lub susz a także modelowaniu pogody i klimatu. Optyczne metody pomiaru wilgotności gleby wykorzystują analizę odbicia spektralnego w zakresie od 350 do 2500 nm. Uważa się, że teledetekcja jest skutecznym narzędziem monitorowania parametrów gleby na dużych obszarach i jest bardziej opłacalna w porównaniu z pomiarami in situ. Celem pracy jest ocena SMC gleby niepokrytej/skąpo pokrytej roślinnością na podstawie danych hiperspektralnych ze spektrometru polowego ASD FieldSpec 4 Hi-Res poprzez wyznaczenie wskaźników teledetekcji i wizualizacji na podstawie danych wielospektralnych uzyskanych z UAV. Pomiary teledetekcyjne zostały zweryfikowane na podstawie pomiarów wilgotności w terenie za pomocą miernika wilgotności HH2 z sondą Thete Probe ML3. Silną korelację między danymi naziemnymi i teledetekcyjnymi zaobserwowano dla 7 z 11 wybranych wskaźników, a wartości współczynników determinacji R2 wahały się w granicach 67%-87%. Najlepsze wyniki uzyskano dla indeksu NINSON o wartościach współczynników determinacji 87% a także dla indeksu NSMI 83,5% i NINSOL 81,7%. Dane z teledetekcji hiper- i multispektralnej dotyczące wilgotności niepokrytej/skąpo pokrytej roślinnością gleby mają wielką wartość, ponieważ zapewniają dobrą czasową i przestrzenną rozdzielczość rozkładu wilgotności gleby na obszarach lokalnych co jest istotne dla monitoringu i prognozowania lokalnych zmian klimatu.

2

Ocena efektywności opadów atmosferycznych w kształtowaniu zasobów wody w glebie brunatnej nieporośniętej

Biniak-Pieróg M., Żyromski A., Baryła A.

Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie

|

2012

|

T. 12, z. 4

45-58

PL

Celem pracy jest ocena efektywności opadów atmosferycznych w kształtowaniu zasobów wodnych gleby pod powierzchnią nieporośniętą. Badania prowadzono na terenie Obserwatorium Agroi Hydrometeorologii, należącego do Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu. Do analiz wykorzystano dobowe zmiany zasobów wodnych gleby w warstwach o miąższości 5, 20 i 40 cm, dobowe sumy opadów poprzedzające dzień, w którym obliczano zmiany zasobów wodnych, średnie dobowe wartości temperatury powietrza oraz stan zasobów wodnych gleby w dniu, w którym wystąpił opad, w okresach od maja do sierpnia lat 2003-2008. Stwierdzono statystycznie istotne związki między dobową zmianą zasobów wodnych gleby a sumą opadów atmosferycznych występujących w dniu poprzednim, bez względu na miąższość warstwy gleby i analizowany miesiąc. Oprócz opadów atmosferycznych istotny wpływ na zmiany retencji w powierzchniowej warstwie gleby miał stan zasobów wodnych gleby w chwili występowania opadu atmosferycznego. Związków takich nie obserwowano w przypadku warstw o większej miąższości pod powierzchnią nieporośniętą.

EN

The aim of this study was to evaluate the effectiveness of precipitation on the formation of water resources in bare soil. The study was performed in the Observatory of Agro- and Hydrometeorology that belongs to Wrocław University of Environmental and Life Sciences. Daily changes of soil water reserves in soil horizons 0-5, 0-20 and 0-40 cm were used for the analysis together with daily sum of precipitation on the day before the changes were calculated, mean daily values of air temperature and soil water status on the rainy day from May to August of the years 2003-2008. Statistically significant relationship was found between the day to day changes of soil water content and the sum of precipitation occurring the day before irrespective of soil layer thickness and analysed month. Daily chan ges of water content in the surface soil layer were also affected by the soil water status on the rainy day. Such relationship was not observed for layers of a greater thickness under the bare soil.

3

Quantification of bare soil and its spatio-temporal dynamic using different image classification methods

Fernández M. P., Lavado Contador J. F., Gutiérrez Á. G., Lozano Parra F. J. F. J.

Roczniki Geomatyki

|

2009

|

T. 7, z. 2

33-40

EN

Soil is essential for the development of a wide range of vital functions. Its availability and productivity in the long-term is sometimes seriously threatened by human activities. In a general term, soil degradation is defined as the deterioration of the soil function, causing a reduction of its biological potential and productivity that include multiple processes affecting their physical, chemical and biological properties (Imeson, 1998). In rangelands, physical, and also biological degradation, are mainly related to mismanagement. As an example, excessive trampling by livestock usually produces an increase in the bulk density of the soil and a decrease in porosity, significantly reducing the water holding capacity and infiltration rate, finally affecting the pasture productivity, degree of soil cover and soil vulnerability. (Gamougoun et al., 1984; Mulholland and Fullen, 1991). In this respect, the degree of ground cover is known to be one of the key elements in reflecting the soil condition and protecting soil from degradation. The amount and type of vegetation cover strongly depends on climate, topographic factors, lithology and human factors such as the history of land use. The reduction of vegetative biomass and degree of soil cover in rangelands due to grazing causes a decrease in the interception of rainfall, an increase in the percentage of bare soil and, consequently, less protection against the direct impact of raindrops on the soil surface. Indirectly the reduction of biomass, with the consequent reduction of soil organic matter, leads to the physical degradation of the soil, negatively affecting infiltration capacity and water retention properties, and increasing the amount of surface runoff (Imeson, 1998). In the Mediterranean regions, the existence of long summer drought periods coupled with the intense autumn rains, are likely to cause considerable loss of soil material by rainfall erosion. Therefore, rate of uncovered versus covered soil in rangelands is considered as an indicator of soil quality. Quantification of uncovered or bare soil can be done in different ways and at different spatiotemporal scales. Quantifying bare soil surface and its temporal dynamics by field work can be a highly demanding activity in terms of both time and economic costs for medium-to-large scale areas, such as rangeland farms. Using satellite images overestimates or underestimates bare soil surfaces at farm level. This leads to the need for exploring other methods for the quantification of bare soil surfaces. Among the objectives of this study are: (1) to test a set of available techniques and methods for quantifying bare soil surfaces, (2) to analyse the possibilities of orthophotos for land cover analysis and the detection of land degradation phenomena, (3) to compare the efficiency of different methods of image classification and to improve them in order to monitor changes in vegetation cover and bare soil as a soil health indicator. The study was carried out on the 1024 ha farm "Parapunos de Dona María", located in Monroy municipalty, Cáceres province, SW Spain (Fig. 1). Located about 24 kilometres northeast of the city of Cáceres, bounded to the south by the Almonte River, one of the main tributaries of the Tagus river. The farm can be considered as representative of the rangelands (dehesas) of the peneplain geomorphological domain of Cáceres province (Spain), characterized by the presence of thin soils, mainly developed on schist and subject to typical Mediterranean climate characteristics. Vegetation is characteristic of the dehesa wooded rangelands systems, with the presence of therophitic pasture communities with more or less dense shrubs and scattered trees (Quercus rotundifolia). The predominant land use is livestock grazing of sheep, cows and pigs.

PL

Pomiar obszarów odsłoniętej gleby na pastwiskach jest bardzo ważny, gdyż silny wpływ na stopień erozji gleby mają jej podatność na degradację i stan zdrowia. Szczególnie w ubogich w roślinność obszarach śródziemnomorskich, na początku sezonu deszczowego, duża intensywność wypasu zwierzyny hodowlanej może prowadzić do ogołocenia i degradacji gleby, zwłaszcza w miejscach stale odsłoniętych i tych o mniejszym udziale roślinności trawiastej. Zatem ważnym wydaje się opracowanie metody umożliwiającej identyfikację oraz kwantyfikację obszarów odsłoniętej gleby oraz opis ich dynamiki czasowej. W artykule przedstawiono metodę służącą do kwantyfikacji obszarów odsłoniętej gleby i analizy jej czasoprzestrzennej dynamiki, przy użyciu ortofotomap lotniczych. Ortofotomapy z okresów letniego, wiosennego i zimowego przedstawiają farmę położoną na mało zalesionym obszarze, z dużą ilością terenów wypasu (dehes), typowym dla południowo-zachodniej części Półwyspu Iberyjskiego. Do analizy tych ortofotomap zastosowano algorytmy klasyfikacji obrazu. W badaniu wykorzystano obraz panchromatyczny z zimy 1998, dwa trójkanałowe obrazy (RGB) zarejestrowane latem 2002 i wiosną 2006 wraz z komponentem jasności, wszystkie z pikselem o wymiarze 0.4 m. W celu określenia obszarów odsłoniętej gleby zdjęcia zostały sklasyfikowane przy użyciu klasyfikacji nienadzorowanej, nadzorowanej oraz obiektowej. Porównano wyniki uzyskane różnymi metodami. Stopień dokładności klasyfikacji był bardzo zbliżony dla wszystkich porównywanych metod (powyżej 90%). Wykorzystując najlepszą metodę klasyfikacji, określono dynamikę w obszarach o glebie odsłoniętej i porośniętej jako funkcję czasu, analizując zmiany powstałe na obszarach zarówno porośniętych, jak i nieporośniętych. 2009

4

Mikroprocesorowy miernik rozkładu temperatury w profilu gleby

Wiśniewski K., Teterycz H., Żyromski A., Siemaszko W.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2008

|

Vol. 49, nr 6

270-272

PL

W artykule opisano nowy system do pomiaru rozkładu temperatury w profilu gleby. Podano wyniki wstępnych badań, które pozwolą wyjaśnić szereg zjawisk zachodzących w profilu gleby.

EN

Microcontroller based measuring system was worked out. Example data of first investigations, which allow to explain a lot of phenomena in soil are presented.