Wpływ wilgotności gleby i roślinności na sygnał mikrofalowy w paśmie C zastosowanie Sentinel1

Transkrypt

1 Wpływ wilgotności gleby i roślinności na sygnał mikrofalowy w paśmie C zastosowanie Sentinel1 Katarzyna Dąbrowska Zielińska, Alicja Malińska, Wanda Kowalik Centrum Teledetekcji - Instytut Geodezji i Kartografii Warszawa XXII KONFERENCJA FOTOINTERPRETACJI I TELEDETEKCJI

2 Sentinel-1 pełni kluczową rolę w największym cywilnym programie obserwacji Ziemi. Jest jedynym europejskim satelitą zaprojektowanym do szybkiego pozyskiwania danych i reagowania w sytuacjach kryzysowych Satelita ten został zbudowany, aby pozyskać aktualne dane dla europejskiego programu monitoringu środowiska - Copernicus. Jest to efekt ścisłej współpracy pomiędzy ESA, Komisją Europejską a przemysłem kosmicznym. Sentinel-1, zaprojektowany i zbudowany przez konsorcjum ok. 60 firm prowadzonych przez Thales Alenia Space i Airbus Defence and Space, jest znakomitym przykładem doskonałości technologicznej w Europie.

3 Pozyskiwanie informacji o wilgotności gleby i pokrywie roślinnej z satelitów radarowych może być wykonywane z dużą częstotliwością; niezależnie od zachmurzenia. Bardzo ważna informacja dla rolnictwa do modelowania wielkości plonów

4 Water cloud model and vegetation descriptors LAI, LAIW, S2 Water cloud model represents the total backscatter from the canopy 0 as the sum of the contribution of vegetation v0 and of underlying soil s0, 0 = v0 + 2 s 0 ( m 2 m -2 ) where: v0 = AV 1E cos (1-2 ) (m 2 m -2 ) s0 = C +D SM 2 = exp(-2bv 2 / cos ) (db) (unitless) 0 = AV 1E cos (1-(exp(-2BV 2 / cos ))) + (exp(-2bv 2 / cos ) s0 ) (m 2 m -2 ) where, : incidence angle, 2 : two way attenuation through the canopy: V1 and V2 are descriptors of the canopy.

5 Obszary Badań

6 Obszar rolniczy - Wielkopolska -

7

8 Udział roślinności i gleby w sygnale rejestrowanym przez sensor działający w paśmie mikrofalowym

9 Modelowany współczynnik wstecznego rozpraszania C VV do wilgotności SM dla określonych wartości LAI oraz do wartości LAI przy ustalonej wilgotności gleby SM -4 C - b a n d - c a s e 1-4 C - b a n d - c a s e 1 S M = 0. 6 s o (db) L A I = 7 L A I = 0 calculated observed S M s o (db) S M = 0. 0 calculated observed L A I

10 Modelowany współczynnik wstecznego rozpraszania L HH do wilgotności SM dla określonych wartości LAI oraz do wartości LAI przy ustalonej wilgotności gleby SM -2 L - b a n d - c a s e 1-2 L - b a n d - c a s e 1 s o (db) -9 L A I = 7 L A I = 0 s o (db) -9 S M = L A I = 3 calculated observed S M -16 S M = 0. 0 calculated observed L A I

11 e s t i m a t e d L A I e s t i m a t e d L W A I e s t i m a t e d V W M e s t i m a t e d S M e s t i m a t e d S M e s t i m a t e d S M Modelowana i obserwowana wartość wilgotności gleby oraz parametrów roślinnych data 1:1 line Liniow y (data) 0.6 y = 0.95x R 2 = 0.86 c a s e y = 0.89x R 2 = 0.76 c a s e y = 0.99x R 2 = 0.88 c a s e m e a s u r e d S M c a s e 1 7 y = 1.07x R 2 = m e a s u r e d L A I m e a s u r e d S M c a s e 2 6 y = 1.08x R 2 = m e a s u r e d L W A I m e a s u r e d S M c a s e 3 5 y = 0.89x R 2 = m e a s u r e d V W M

12 Obszar rolniczy : pszenica ozima buraki i kukurydza

13 Niska wilgotność Wpływ roślin opisanych poprzez LAI na wartość współczynnika wstecznego rozpraszania

14 Modelowanie współczynnika wstecznego rozpraszania gdy wilgotność jest niska

15 Modelowanie współczynnika wstecznego rozpraszania przy dużej wilgotności

16 Obszar Biebrzy

17 Biebrza zobrazowania radarowe TerraSAR-X ScanSAR VV ALOS-2 PALSAR ScanSAR HV SENTINEL-1A VH

18 Roślinność - BPN

19 Pomiary In Situ (C02, wilgotność, biomasa, LAI, APAR.)

20 Klasyfikacja roślinności VEGETATION CLASSIFICATION

21 1,0 0,8 y = -0,0368x + 0,5319 R 2 = 0,7034 y = -0,0701x + 0,0843 0,6 R 2 = 0,825 ARVI EVI 0,4 0,2 y = -0,0667x - 0,2399 R 2 = 0,7802 y = -0,0794x + 0,0088 R 2 = 0,6929 GEMI NDVI 0, sigma ASAR IS6 VV (db) SHRUBS

22 Wpływ masy roślinnej wyznaczonej przez LAI i wilgotności gleby na współczynnik wstecznego rozpraszania VH gdy wilgotność gleby jest niska <40% VH = *SM *LAI 0.24*LAI2

23

24

25 Wilgotność na podstawie Envisat ASAR

26 Mapa wilgotności gleby wykonana na podstawie Sentinel1

27 STACJA BADAWCZA NA OBSZARZE BIEBRZY IGIK ESA Projekt Wprowadzanie do sieci wilgotności gleby w Europie CCI (Climate Change Initiative)

28 STACJA BADAWCZA IGIK NA OBSZARZE BIEBRZY

29 Obszar łąk

30 Dziękuję za Uwagę