Τηλεπισκόπηση της φυτικής κάλυψης κατά μήκος μιας κλιματολογικής διαβάθμισης
Από RemoteSensing Wiki
Συγγραφείς M. Shoshany, p. Kutiel, H. Lavee and M. Eichler
Πηγή Remote sensing of vegetation cover along a climatological gradient
Εισαγωγή
Ένα ολοκληρωμένο ερευνητικό, περιβαλλοντικό έργο για τη σχέση μεταξύ της βλάστησης του εδάφους και της διάβρωσης, λαμβάνει χώρα κατά μήκος μιας κλιματολογικής περιοχής, μεταξύ των Ιουδαίων όρεων, δυτικά της Ιερουσαλήμ και της Νεκράς Θάλασσας. Η παρούσα μελέτη αναφέρεται στην εφαρμογή εμπειρικής μοντελοποίησης για τον προσδιορισμό της φυτοκάλυψης, με χρήση δεδομένων Landsat TM και αναλύει τη συμβολή του προκύπτοντος χάρτη βλάστησης, στην κατανόηση της κατανομής της βλάστησης σε καλοκαιρινές συνθήκες, ειδικότερα όσον αφορά φυτογεωγραφικές ζώνες σε γενικές γραμμές.
Μέτρα τηλεπισκόπησης για τον προσδιορισμό της φυτοκάλυψης
Οι υφιστάμενες τεχνικές εκτίμησης της βλάστησης, μπορούν να διαιρεθούν σε τρεις κύριες κατηγορίες: αυτές που βασίζονται σε παραμετρικά μοντέλα, όπως NDVI (κανονικοποιημένου δείκτη βλάστησης) και PVI (κάθετου δείκτη βλάστησης), των μοντέλων μεταφοράς ακτινοβολίας, όπως το μοντέλο SAIL, και τις τεχνικές που βασίζονται στη μίξη φασματικών μοντέλων. Από τις παραμετρικές τεχνικές, η NDVI είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη, για την κατάσταση της βλάστησης. Η NDVI θεωρείται ως η καλύτερη μέθοδος για την περιφερειακή παρακολούθηση της βλάστησης.
Μεθοδολογία
Υπάρχουν δύο βασικές προσεγγίσεις για τη σύνδεση της ανάκλασης με τις ιδιότητες της βλάστησης: η πρώτη είναι βασισμένη στο συνδυασμό εδαφικής επιβεβαίωσης και την παραγωγή της εδαφικής ανακλαστικότητας από την ακτινοβολία της εικόνας και η δεύτερη στη ραδιομετρική μοντελοποίηση των ιδιοτήτων της βλάστησης-ανακλαστικότητας από μετρήσεις στο επίπεδο του εδάφους. Στην πρώτη τεχνική, οι ιδιότητες της επιφανειακής βλάστησης μετριούνται με δειγματοληψία σε θέσεις που εκπροσωπούν τις διαφορετικές πυκνότητες βλάστησης. Οι πληροφορίες στη συνέχεια γενικεύονται πάνω από τους επιμέρους τόπους που αντιστοιχούν στο σύνολο της κατάρτισης, και τεχνικές βαθμονόμησης εικόνας στη συνέχεια, εφαρμόζονται για τον καθορισμό της αντιπροσωπευτικής φασματικής ανάκλασης για κάθε κατηγορία βλάστησης. Στη ραδιομετρική προσέγγιση οι σχέσεις βλάστησης-ανακλαστικότητας αναπτύσσονται με βάση άμεσες, ταυτόχρονες μετρήσεις και των δύο ιδιοτήτων. Η εφαρμογή της ραδιομετρικής μοντελοποίησης απαιτεί τη βαθμονόμηση των δορυφορικών εικόνων έτσι ώστε να αντιπροσωπεύουν δεδομένα ανάκλασης. Αυτή η δεύτερη προσέγγιση προτιμάται σε αυτό το έργο.
Στάδιο 1 - Μετρήσεις πεδίου
Τα δεδομένα που συλλέχθηκαν στο πεδίο κατά την πρώτη εβδομάδα του Απριλίου του 1992 συνδυάστηκαν με ραδιομετρικές μετρήσεις και φωτογραφίες. Οι ραδιομετρικές μετρήσεις διενεργήθηκαν με ραδιομετρικό προσομοιωτή TM της NASA με φασματικά κανάλια 1 έως 5. Μια διαδικασία εξακρίβωσης εφαρμόστηκε με ταυτόχρονες μετρήσεις με το ραδιόμετρο LICOR.
Στάδιο 2 - Βαθμονόμηση δεδομένων εδάφους
Το στάδιο αυτό περιελάμβανε τα εξής τμήματα: 1) Υπολογισμός εξισώσεων βαθμονόμησης μεταξύ των δεδομένων προσομοιωτή TM και των δεδομένων LICOR. 2) Υπολογισμός της φασματικής ανάκλασης χρησιμοποιώντας τη βαθμονομημένη αντανακλαστική λάμψη και τα στοιχεία της ακτινοβολίας. 3) Προσδιορισμός των παραμέτρων επιφάνειας (ποσοστά βλάστησης, ξηράς βλάστησης, εδάφους και πετρώδους κάλυψης) για κάθε δείγμα.
Στάδιο 3 - Μοντέλο βλάστησης-ανακλαστικότητας (V-R)
Το στάδιο επεξεργασίας παρείχε δύο βασικά σύνολα δεδομένων: το πρώτο περιείχε τις παραμέτρους που περιγράφουν την επιφανειακή σύνθεση κάθε δείγματος, ενώ το δεύτερο περιείχε την ανακλαστικότητα ναδίρ για κάθε δείγμα σε τέσσερις διαφορετικές φασματικές ζώνες. Στη συνέχεια εφαρμόσθηκε μια τεχνική παλινδρόμησης για τα δεδομένα στα οποία κάθε μία από τις ιδιότητες της επιφανειακής κάλυψης διατηρήθηκε ως εξαρτημένη μεταβλητή, ενώ τα δεδομένα ανάκλασης διατηρήθηκαν ως επεξηγηματική μεταβλητή.
Στάδιο 4 - Βαθμονόμηση της εικόνας
Μια εικόνα Landsat από την 5η Μαΐου 1991, ήταν διαθέσιμη για την έρευνα σε αυτό το στάδιο. Η διαδικασία βαθμονόμησης εφάρμοσε τις μετρήσεις ακτινοβολίας και αντανάκλασης που έγιναν στην περιοχή βαθμονόμησης, πάνω στην ίδια γωνία ζενίθ του ήλιου.
Στάδιο 5 - Παραγωγή του χάρτη βλάστησης
Τα στοιχεία TM μετατράπηκαν σε δεδομένα ανάκλασης και, στη συνέχεια, σε ποσοστά βλάστησης. Ο χάρτης βλάστησης που δημιουργήθηκε είναι ο πρώτος αυτού του είδους και κλίμακας για την περιοχή της Ανατολικής Μεσογείου γενικότερα και για την Ιουδαϊκή έρημο ειδικότερα.
Ανάλυση του προτύπου της βλάστησης
Η βλάστηση στην περιοχή χωρίζεται σε τέσσερις ζώνες με βάση την κάλυψη, τη δημιουργία των φυτών, των μορφών ζωής και της φυτογεωγραφικής προέλευσης των ειδών. Μπορεί κανείς να καταλήξει στο συμπέρασμα ότι η κάλυψη της βλάστησης αλλάζει σταδιακά από τα δυτικά προς τα ανατολικά και δείχνει σαφώς ότι υπάρχουν βασικά δύο περιοχές: η μία με εξαιρετικά χαμηλή κάλυψη από βλάστηση (λιγότερο από 7,5%) και μία με υψηλότερο ποσοστό βλάστησης (πάνω από 17,5%).
Σύνοψη και συμπεράσματα
Στην εργασία αυτή περιγράφεται μια εμπειρική ανάπτυξη ενός μοντέλου βλάστησης-ανάκλασης (V-R), μαζί με την εφαρμογή του για τη χαρτογράφηση της βλάστησης κατά μήκος μιας κλιματικής περιοχής, καθώς και νέες εφαρμογές επεξεργασίας εικόνας για την ανάλυση των κοντινών φωτογραφιών επέτρεψαν τον ακριβή προσδιορισμό των ιδιοτήτων της επιφανειακής κάλυψης.
