Określanie zmian biomasy i wilgotności terenu

Opracowanie metody określania zmian biomasy i wilgotności terenu na podstawie danych dostarczanych przez współczesne misje satelitarne.

Grant No 4 T12E 026 30 (IGiK G-92)

Kierownik projektu: prof. Katarzyna Dąbrowska - Zielińska

Czas trwania: 12.04.2006 - 11.04.2009

Zdjęcie ENVISAT ASAR IS6 HH zarejestrowane w dniu 20.05.2007 Zdjęcie ENVISAT ASAR IS6 VV zarejestrowane w dniu 20.05.2007

W projekcie wykorzystuje się modelu tzw. „Water Cloud Model” (WCM), opisujący powierzchnię roślinną jako chmurę, opracowany przez Atema i Ulaby (1978) i zmodyfikowany przez Prevota (1993) i Champion (2000). Do modelu wprowadzane są wartości różnych parametrów roślinnych (biomasa, powierzchnia projekcyjna liści tzw. LAI) oraz wilgotności gleby, pochodzące z badań terenowych. Za pomocą tego modelu można obliczyć całkowitą wartość współczynnika wstecznego rozpraszania jako sumaryczną wartość sygnału pochodzącego od roślin oraz od gleby. Wartości współczynnika wstecznego rozpraszania zostaną obliczone dla każdej długości promieniowania mikrofalowego C, L oraz X (pozyskiwane za pomocą takich satelitów jak ENVISAT, ALOS, TERRA-SAR) oraz różnych kątów padania i polaryzacji wiązki radarowej. Inwersja modelu WCM pozwoli na uzyskanie z danych satelitarnych wartości parametrów roślinnych takich jak biomasa i LAI oraz wilgotność gleby pod roślinami. Weryfikacja wartości otrzymanych w stosunku do rzeczywistych pozwoli na określenie dokładności z jaką model ten może być stosowany. Mając możliwość wyznaczenia współczynnika wstecznego rozpraszania na podstawie zdjęć mikrofalowych można będzie stosując model WCM dla innego obszaru i w innym czasie uzyskać dane dotyczące biomasy i wilgotności gleby.

W ramach projektu w oparciu o dane wielo- i superspektralne otrzymane ze współczesnych misji satelitarnych zostaną również wyprowadzone nowe wskaźniki charakteryzujące biomasę i wilgotność gleby. Na podstawie przetworzonych danych satelitarnych pozyskanych w zakresie widzialnym i podczerwieni (ASTER, MODIS, CHRIS-PROBE, MERIS, AATSR) zostaną opracowane algorytmy szacujące parametry roślinne oraz wilgotność gleby wykorzystywane w modelu WCM. Parametry te zostaną następnie wprowadzone do w/w modelu w celu jego kalibracji zamiast analogicznych, ale pochodzących z pomiarów naziemnych. Parametry glebowo-roślinne obliczone na podstawie danych pozyskanych w widmie widzialnym i podczerwieni będą również porównane z odpowiednimi parametrami uzyskanymi w wyniku inwersji modelu WCM celu oszacowania dokładności ich predykcji.
Wynikiem realizacji wnioskowanego projektu badawczego będzie opracowana metoda określania wilgotności gleby i wielkości biomasy bazująca na danych pozyskiwanych za pomocą najnowszej generacji skanerów mikrofalowych, uzupełniana danymi z satelitów wielo- i superspektralnych. Za pomocą tej metody będzie można monitorować z dużą częstotliwością czasową aktualne warunki wilgotnościowe gleby i wielkość biomasy oraz określać kierunki i zasięg przestrzenny zmian w/w parametrów na dużych obszarach upraw rolnych.