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 www.igik.edu.pl XXII KONFERENCJA FOTOINTERPRETACJI I TELEDETEKCJI
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.
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
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.
Obszary Badań
Obszar rolniczy - Wielkopolska -
Udział roślinności i gleby w sygnale rejestrowanym przez sensor działający w paśmie mikrofalowym
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) -8-12 -16 L A I = 7 L A I = 0 calculated observed 0.0 0.2 0.4 0.6 S M s o (db) -8-12 -16 S M = 0. 0 calculated observed 0 1 2 3 4 5 6 7 L A I
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 = 0. 6-16 L A I = 3 calculated observed 0.0 0.2 0.4 0.6 S M -16 S M = 0. 0 calculated observed 0 1 2 3 4 5 6 7 L A I
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 + 0.00 R 2 = 0.86 c a s e 1 0.6 y = 0.89x + 0.01 R 2 = 0.76 c a s e 2 0.6 y = 0.99x - 0.00 R 2 = 0.88 c a s e 3 0.4 0.4 0.4 0.2 0.2 0.2 0.0 0.0 0.2 0.4 0.6 m e a s u r e d S M c a s e 1 7 y = 1.07x - 0.43 6 R 2 = 0.60 5 4 3 2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 m e a s u r e d L A I 0.0 0.0 0.2 0.4 0.6 m e a s u r e d S M c a s e 2 6 y = 1.08x - 0.26 5 R 2 = 0.60 4 3 2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 m e a s u r e d L W A I 0.0 0.0 0.2 0.4 0.6 m e a s u r e d S M c a s e 3 5 y = 0.89x + 0.22 R 2 = 0.65 4 3 2 1 0 0 1 2 3 4 5 m e a s u r e d V W M
Obszar rolniczy : pszenica ozima buraki i kukurydza
Niska wilgotność Wpływ roślin opisanych poprzez LAI na wartość współczynnika wstecznego rozpraszania
Modelowanie współczynnika wstecznego rozpraszania gdy wilgotność jest niska
Modelowanie współczynnika wstecznego rozpraszania przy dużej wilgotności
Obszar Biebrzy
Biebrza zobrazowania radarowe TerraSAR-X ScanSAR VV 21.05.2013 ALOS-2 PALSAR ScanSAR HV 03.09.2014 SENTINEL-1A VH 16.06.2015
Roślinność - BPN
Pomiary In Situ (C02, wilgotność, biomasa, LAI, APAR.)
Klasyfikacja roślinności VEGETATION CLASSIFICATION
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 0,0-14 -12-10 -8-6 -4 sigma ASAR IS6 VV (db) SHRUBS
Wpływ masy roślinnej wyznaczonej przez LAI i wilgotności gleby na współczynnik wstecznego rozpraszania VH gdy wilgotność gleby jest niska <40% VH = -11.6 + 0.046*SM + 1.12*LAI 0.24*LAI2
Wilgotność na podstawie Envisat ASAR
Mapa wilgotności gleby wykonana na podstawie Sentinel1
STACJA BADAWCZA NA OBSZARZE BIEBRZY IGIK ESA Projekt Wprowadzanie do sieci wilgotności gleby w Europie CCI (Climate Change Initiative)
STACJA BADAWCZA IGIK NA OBSZARZE BIEBRZY
Obszar łąk
Dziękuję za Uwagę