Χαρτογράφηση της αποστράγγισης του εδάφους με χρήση τηλεπισκόπησης, DEM και ηλεκτρική αγωγιμότητα του εδάφους

"Χαρτογράφηση της αποστράγγισης του εδάφους με χρήση τηλεπισκόπησης, DEM και ηλεκτρική αγωγιμότητα του εδάφους"



H γεωργία ακριβείας  είναι μια  βασική μέθοδος προσέγγισης για την αύξηση της παραγωγής  στις καλλιέργειες, ωστόσο οι παραδοσιακοί εδαφολογικοί χάρτες συχνά δεν είναι ακριβείς και αξιόπιστοι ώστε να εκπληρώσουν τις απαιτήσεις των κατά τόπους καλλιεργειών τεχνικών. Επομένως, πρέπει οι χάρτες του εδάφους να αναβαθμιστούν σε λεπτομερέστερη κλίμακα χρησιμοποιώντας ακριβή και αντικειμενικές πληροφορίες για το έδαφος. Μεταξύ των διαφόρων ιδιοτήτων του εδάφους, η αποστράγγιση του εδάφους είναι σημαντική, δεδομένου ότι επηρεάζει άμεσα την ανάπτυξη των φυτών, τη ροή του νερού και τη μεταφορά των διαλυμένων ουσιών στο έδαφος. Εδώ, η  αποστράγγιση  αναφέρεται στην φυσική ικανότητα του εδάφους να επιτρέπει το νερό να διηθηθεί. Η χαρτογράφηση της αποστράγγισης είναι απαραίτητη επειδή οι χρήστες εδαφικών  χαρτών  συνήθως χρειάζονταιπληροφορίες σχετικά με τις ιδιότητες του εδάφους ή τη συμπεριφορά του εδάφους και όχι μια ταξινόμηση κατηγοριών  για τη χρήση γης. 
Παραδοσιακά, η χαρτογράφηση του εδάφους γίνεται από εκπαιδευμένο ταξινόμο εδάφους που οριοθετεί προκαθορισμένες κατηγορίες με επίγεια έρευνα κατά μήκος ελεγχόμενες τομές γης. Αλλά πρέπει να αναπτυχθούν τρόποι χαρτογράφησης της αποστράγγισης του εδάφους αξιόπιστοι και ανέξοδοι.

Έχουν αναπτυχθεί μοντέλα εδαφικού τοπίου για να  διακρίνουν τάξεις αποστράγγισης εδάφους, βάσει τοπογραφικό μεταβλητές που προέρχονται από ένα ψηφιακό μοντέλο (DEM),δεδομένου ότι υπάρχει ισχυρή συσχέτιση μεταξύ του σχήματος της εδαφικής επιφάνειας και τα χαρακτηριστικά αποστράγγιση του εδάφους. Υψηλή χωρική ανάλυση και ακριβής DEM μπορεί να προέλθει από πολλές προσεγγίσεις, όπως στερεοσκοπικές τεχνικές που χρησιμοποιούν δορυφορικά ζεύγη εικόνων, ραντάρ συνθετικού διαφράγματος (SAR) συμβολομετρία, και ραντάρ με λέιζερ(LIDAR). 


Υλικά και Μέθοδοι


Η μελέτη διεξήχθη σε δύο παρακείμενες εκτάσεις στον Καναδά. Οι δύο εκτάσεις διαχωρίστηκαν  σε επτά διαφορετικούς τύπους  εδαφών, από αργιλο-αμμώδες  μέχρι πηλώδες, από καλά στραγγισμένο μέχρι ανεπαρκώς στραγγισμένο, και από επίπεδο (0-0.5%) μέχρι μία ελαφρά κλίση (2 -5%). Συλλέχθηκαν 144 δείγματα, 9 δείγματα χαρακτηρίστηκαν ως καλά στραγγισμένα (MD), 35 ως ελλιπώς στραγγισμένα (ID), και 100 ως ανεπαρκώς στραγγισμένα (PD). Σύμφωνα με το Καναδικό Σύστημα Πληροφοριών για το Έδαφος (CanSIS).
Ένα DEM δημιουργήθηκε με τα δεδομένα που συλλέχθηκαν χρησιμοποιώντας ένα κινηματικό σύστημα εντοπισμού θέσης (RTK 
GPS), με 1 εκατοστό κατακόρυφη ακρίβεια. Η πυκνότητα δειγματοληψίας του GPS ήταν περίπου 150 μονάδες ανά εκτάριο, με περίπου 13m διάστημα μεταξύ των τομών και 5m εντός των τομών. Χρησιμοποιήθηκαν εδαφικές αναλύσεις και απλές  υδρολογικής λειτουργίες για να παραχθούν χάρτες με διάφορες τοπογραφικές μεταβλητές, οι οποίες περιλαμβάνουν ανύψωση (Z), κλίση (S), γωνιακή ηλιακή παρουσίαση (φ), επίπεδη επιφάνεια (CXY) και το πλάγια όψη (CZ) καμπυλότητας, δείκτη σύγκλισης (IC), σύνθετος τοπογραφικός δείκτης (ΕΑΙΤΥ), δείκτης ροής ισχύος (SPI), δείκτης ροής μεταφοράς (STI), και περιοχές λεκάνης (SCA).

Μετρήθηκε και η ηλεκτρική αγωγιμότητα εδάφους με ρυθμό δειγματοληψίας περίπου 150 μονάδες ανά εκτάριο, με περίπου 13 m μεταξύ τομές και 5 m εντός τομές.

Αποκτήθηκαν στοιχεία αερομεταφερόμενης υπερφασματικής ανακλαστικότητας από τον φασματογραφικό απεικονιστή (CASI) όταν οι εκτάσεις ήταν γυμνές. Η φασματική αντανάκλαση μετρήθηκε σε 72 κανάλια μεταξύ 408 και 947 nm με εύρος ζώνης τα 7,5 nm και χωρική ανάλυση 2 m. Η αρχική γεωμετρική διόρθωση έγινε χρησιμοποιώντας τα δεδομένα πλοήγησης που καταγράφονται επί του αεροσκάφους. Για να βελτιωθεί η ακρίβεια, μια περαιτέρω διόρθωση έγινε με μετρήσεις που έγιναν με GPS σε διαφορετικές τοποθεσίες εδάφους αναγνωρίσιμες στην εικόνα. Το σφάλμα για τη γεωμετρική διόρθωση ήταν κάτω από 1 εικονοστοιχεία. 
Πολωσιμετρικά δεδομένα C-Band SAR έχουν αποκτηθεί με το CV-580, σε γωνία περίπου 35°. Η προ-επεξεργασία των δεδομένων SAR, συμπεριλάμβαν ραδιομετρική βαθμονόμησης και γεωμετρική διόρθωση, που έγινε από τον Καναδικό Κέντρο Τηλεπισκόπησης (CCRS). Η ραδιομετρικές ακρίβεια ήταν καλύτερη από 1 dB. 

Σε αυτή τη μελέτη, θα χρησιμοποιηθεί η ταξινόμηση μέγιστης ομοιότητας  βασίζόμενη στην ανάλυση της αξιολόγησης της ικανότητας των διαφόρων δεδομένων για την ταξινόμηση της αποστράγγισης του εδάφους. Τα δεδομένα που αξιολογήθηκαν ήταν: 1) τα κύρια συστατηκά της υπερφασματικής αντανάκλαση (HR PCs δεδομένα) 2) τα δεδομένα από το C-κανάλι SAR 3) χώμα ECa30 και ECa100 και 4) DEM τοπογραφικές μεταβλητές

[[εικόνα:555.JPG|thumb|right|Εικόνα 1: Χαρτογραφηση της Αποστράγγισης του Εδάφους]] 

Αποτελέσματα



Από τα στοιχεία του SAR, του HR PCs και του ECa δημιουργήθηκαν χάρτες (Εικόνα 1). Ο χάρτης της αποστράγγισης που δημιουργήθηκε από τα δεδομένα SAR έχουνε θόρυβο λόγω κοκκίδων στο ραντάρ. Μια σύγκριση στους τρεις χάρτες έδειξε ότι, η αναλογία του MD ήταν μεγαλύτερη στον ECa και μικρότερη στον SAR. 


[[εικόνα:666.JPG|thumb|right|Εικόνα 2: Χαρτογραφηση της Αποστράγγισης του Εδάφους με τη χρήση Canonical Variates]] 

Έτσι το κανονικό variate που προέρχονται από τον ανεξάρτητο σύνολο δεδομένων χρησιμεύει ως δείκτης δείχνει τη σχετική ικανότητα αποστράγγισης. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η canonical variates δεν βαθμολογείται έναντι ενός ενιαίου μετρήσιμη ή παρατηρούμενη μεταβλητή εδάφους. Αν και αποχέτευσης τάξεις μπορεί να οριστεί σύμφωνα με την κανονική φιλοξενούμενων, αυτό θα μειώσει το πληροφοριακού περιεχομένου, δεδομένου ότι μια συνεχής μεταβλητή μετατρέπεται σε μια μεταβλητή με λίγες μόνο ονομαστικές αξίες, δηλαδή, αποχέτευση τάξεις. Να διατηρούν λεπτομερείς πληροφορίες, που έτσι απλά κατακερματισμού το κανονικό φιλοξενούμενων σε 10 επίπεδα, με περίπου ίσο αριθμό των pixel σε κάθε επίπεδο. Διαφορετικά επίπεδα αντιπροσωπεύουν διαφορετικές ικανότητα αποστράγγισης. Αυτό ισοδυναμεί με ιστόγραμμα εξισορρόπησης για την ενίσχυση της αντίθεσης εικόνας (Gonzalez και Woods, 2002). Εικόνα 2 γ οι χάρτες της αποστράγγισης ευρετήριο προέρχονται από την κατάτμηση του κανονικού variates του ΥΕ υπολογιστές, Μακάο και του Ελεγκτικού Συνεδρίου σύνολα δεδομένων. Η υψηλότερη τιμή της αποχέτευσης index in Εικόνα 2 αντιπροσωπεύει ένα μικρότερο κανονική βαθμολογία και καλύτερη αποστράγγισης κατάσταση. Αυτό μπορεί να επιβεβαιωθεί με σύγκριση της αποστράγγισης χάρτες δείκτη Εικόνα 2 με τη σχετική κατάταξη χάρτες Εικόνα 3.

[[εικόνα:777.JPG|thumb|right|Εικόνα 3: Απεικόνιση των 5 βασικών συστατικών της αντανάκλασης]] 

 ΠΗΓΗ: Jiangui Liu , Elizabeth Pattey , Michel C. Nolin , John R. Miller , Oumar Ka. 2007.  Mapping within-field soil drainage using remote sensing, DEM and apparent. Geoderma 143 (2008) σελ 261–272.
soil electrical conductivity

 [[category:Γεωργία]]