TELEDETEKCJA. Jan Piekarczyk

Transkrypt

1 Jan Piekarczyk Zakład Kartografii i Geomatyki Instytut Geografii Fizycznej i Kształtowania Środowiska Przyrodniczego Uniwersytet im. Adama Mickiewicza

2 Główne ograniczenia optycznej teledetekcji gleb: 1. Niemożliwa jest obserwacja całego profilu glebowego. 2. Często albo zawsze powierzchnia gleby jest zasłonięta zieloną lub suchą roślinnością.

3 Promieniowanie słoneczne i nieba docierające do powierzchni Jensen,, 2000 Jensen, 2000 E s i Atmosfera E n poziom O powierzchnia kilka cm poziom A poziom A poziom B O poziom organiczny (ściółki) ponad 20% świeżej lub częściowo rozłożonej materii organicznej A poziom próchniczny do 20% materii organicznej B poziomy podpowierzchniowe Charakterystyki odbiciowe gleby zależą od: tekstury (składu granulometrycznego), wilgotności ci, zawartości materii organicznej, zawartości różnych r form żelaza, szorstkości ci.

4 Tekstura skład granulometryczny Pył Odbicie (%) Piasek Jensen,, 2000 Jensen, 2000 Długość fali (µm) Krzywe spektralne gleby pylastej i piaszczystej

5 Tekstura skład granulometryczny Zależność odbicia od uziarnienia Gleba piaszczysta Gleba sucha Gleba wilgotna Odbicie Odbicie Długość fali (nm) Długość fali (nm) Wu i in., 2009

6 Tekstura skład granulometryczny Promieniowanie padające Promieniowanie rozproszone Przejście światła przez cząsteczkę piasku Pory glebowe Powietrze Pory glebowe Otoczka Cząsteczki glebowe Woda Schematyczny przekrój przez wierzchnią warstwę gleby Ziarno Ścieżka światła Kimmel B.W. & Baranoski G.V.G. 2007

7 Struktura Próbka przesiana przez sito 2 mm sample Próbka shomogenizowana (przetarta) Richter N. 2009

8 Struktura Albedo w zakresie od 400 nm - do 3000 nm: fale o długości < 700 nm lub >700 nm Albedo gleby gładkiej jest wyższe od albeda gleby szorstkiej o: 21% - 35% (śred. 27%) - bardzo szorstka (orka), 11% - 21% (śred. 18%) szorstka (brona talerzowa), 2% - 17% (śred. 10%) gładka (brona zębata), 21% - 20% (śred. 8%) bardzo gładka (gleba po siewie). Matthias A.G. et al. 2000

9 Odbicie zwierciadlane TELEDETEKCJA Gleba wilgotna i sucha Pasma absorpcji przez wodę 1400, 1900 i 2700 nm Gleba piaszczysta wilgotność gleby Sucha gleba Odbicie (%) Pory glebowe Odbicie zwierciadlane Gleba ilasta Odbicie (%) Woda glebowa Wilgotna gleba Długość fali (µm) Jensen, Jensen,,

10 Materia organiczna Zawartość materii organicznej w glebie piaszczystej Odbicie (%) 100% Piasek 25% Próchnica 75% Piasek 50% Próchnica 50% Piasek 75% Próchnica 25% Piasek 100% Próchnica Wraz ze wzrostem zawartości materii organicznej w glebie zwiększa się absorpcja promieniowania i maleje odbicie w całym zakresie optycznym. Długość fali (µm) Jensen, Jensen,,

11 Materia organiczna Długość fali (µm) Krzywe spektralne trzech gleb organicznych zawierających materię organiczną w różnym stopniu rozkładu. a = fibric; b = hemic; i c = sapric. Baumgardner et al., 1985

12 Związki żelaza Zawartość tlenków żelaza w glebie piaszczystej Odbicie (%) wzrost odbicia w zakresie fal czerwonych Gleba gliniasta bez tlenków żelaza Gleba gliniasta z tlenkami żelaza Występujące w glebach tlenki żelaza powodują wzrost odbicia w zakresie fal czerwonych ( nm) i spadek odbicia w zakresie bliskiej podczerwieni ( nm) pasmo absorpcji przez żelazo Długość fali (µm) Jensen,, 2000 Jensen, 2000

13 Materia organiczna Odbicie Odbicie Zawartość węgla organicznego Zawartość węgla organicznego Richter N Richter N Długość fali (nm) (a) Gleby wulkaniczne Fe d : 23,7 i 24,9 g kg -1, CaCO 3 >40 g /kg -1 Długość fali (nm) (a) Gleby węglanowe CaCO 3 : 357 i 227 g /kg -1, Fe d > 8,5 g kg -1

14 Związki żelaza Richter N iron oxide content (Fed, citrate-dithionite extractable iron oxides) [2384]

15 Związki żelaza Richter N Richter N. 2009

16 Związki żelaza HyMap Richter N Richter N. 2009

17 Krzywe spektralne pięciu powierzchni glebowych MO<2%, Fe<1% MO<2%, Fe 1-4% Średnioziarnista MO>2%, Fe<1% Odbicie (%) Drobnoziarnista MO>2% Długość fali (υm) Drobnoziarnista Fe>4% A gleba drobnoziarnista o wysokiej zawartości materii organicznej (>2%) B - gleba o niskiej zawartości materii organicznej (<2%) oraz niskiej zawartości tlenków żelaza (<1%) C - gleba o niskiej zawartości materii organicznej (<2%) oraz średniej zawartości (1-4%) tlenków żelaza D - gleba średnioziarnista o wysokiej zawartości materii organicznej (>2%) oraz niskiej zawartości tlenków żelaza (<1%) E gleba drobnoziarnista oraz wysokiej zawartości tlenków żelaza (>4%).

18 Krzywe spektralne głównych typów gleb Polski DRS 0.6 DRS Ranker brunatny Rędzina Gleba rdzaw a 0.2 Mada Gleba brunatna Gleba płow a 0.1 Gleba glejow a Czarnoziem 0 Czarna ziemia Gleba deluw ialna Mursz Ranker brunatny Rędzina Gleba rdzaw a Mada Gleba brunatna Gleba płow a Gleba glejow a Czarnoziem 0 Czarna ziemia Gleba deluw ialna Mursz