Ableitung der Bodenfeuchte aus SIR-C Daten am Beispiel NW-Australiens

Diplomarbeit , 2001 , 113 Seiten , Note: 1,3

Geowissenschaften / Geographie - Geologie, Mineralogie, Bodenkunde

Die Bodenfeuchte ist Teil des Wasserkreislaufes. Auch wenn sie nur ca. 0,001 % der gesamten Wassermenge des Planeten ausmacht, kommt der Bodenfeuchte eine herausragende Bedeutung für das Leben auf Erden zu. Ein Teil des im Boden gebundenen Wassers, die sogenannte nutzbare Feldkapazität, steht der Vegetation für ihre Stoffwechselprozesse zur Verfügung (vgl. Kuntze et al. 1994). Die zeitliche und räumliche Dynamik der Bodenfeuchte
mit den Prozessen der Evaporation, Transpiration, Infiltration und Grundwasserneubildung ist
für das Verständnis der lokalen Wasserkreisläufe von größter Bedeutung. Mit den konventionellen Meßmethoden ist der Bodenwassergehalt nur punktuell zu erfassen (siehe 4.2). Großflächige Untersuchungen sind durch den hohen zeitlichen und finanziellen Aufwand kaum zu realisieren.

Die Radarerkundung bietet da eine kostengünstige und zeitsparende Alternative. Schon seit über 25 Jahren ist bekannt, daß sich die vom Radar aufgezeichnete Rückstreuung sensitiv gegenüber dem Wassergehalt des Bodens verhält (vgl. Ulaby 1974). Da aber auch noch andere Parameter die Rückstreuung maßgeblich beeinflussen, wie z.B. die Vegetationsbedeckung oder die Oberflächenrauhigkeit, konnte lange Zeit kein geeignetes Modell entwickelt werden, mit dessen Hilfe die Bodenfeuchte aus Radardaten abgeleitet werden konnte. Erst Anfang der neunziger Jahre wurde ein halb-empirisches Modell von Oh et. al. (1992) entwickelt, das in der Lage war, die Bodenfeuchte und Oberflächenrauhigkeit unbewachsener Böden aus Radardaten abzuleiten (vgl. Dobson & Ulaby 1998). Die Trennung der einzelnen Parameter ist auch heute noch ein sehr wichtiger Forschungsschwerpunkt der Radarerkundung (Neusch 1998).
[...]

Inhaltsverzeichnis

• Einleitung
• Radarerkundung
  • Real Aperture Radar (RAR)
  • Synthetic Aperture Radar (SAR)
    • Aufnahmegeometrie
    • Streuung von Mikrowellen
    • Die Radargleichung
    • Parameter, welche die Rückstreuungsenergie (Pr) beeinflussen
      • Systemparameter
        • Wellenlänge
        • Polarisation
        • Beobachtungswinkel
        • Blickrichtung & Objektorientierung
        • Auflösung
      • Objektparameter
        • Oberflächenrauhigkeit
          • Markoskalige Rauhigkeit
          • Mesoskalige Rauhigkeit
          • Mikroskalige Rauhigkeit
        • Dielektrizitätskonstante
    • Speckle
    • Interpretation von Radardaten
    • Interferometrie
  • Die SIR-C/X-SAR
  • Ableitung der Bodenfeuchte aus Radardaten
    • Die Bedeutung der Bodenfeuchte
    • Messung der Bodenfeuchte
    • Methoden zur Ableitung der Bodenfeuchte aus Radardaten
      • Das Modell Oh, Sarabandi & Ulaby (1992)
      • Das Modell Chen, Yen und Huang (1995)
  • Die Untersuchungsgebiete
    • Nicholson
    • Wolf Creek
  • Vorverarbeitung der SIR-C Daten
    • Datengrundlage
    • Multilook Prozessierung
    • Filter
    • Vegetationskorrektur
  • Ergebnisse
    • Bestimmung der Bodenfeuchte des Untersuchungsgebietes Nicholson
      • Ableitung der Bodenfeuchte nach Oh, Sarabandi & Ulaby (1992)
      • Ableitung der Bodenfeuchte nach Chen, Yen & Huang (1995)
      • Hauptkomponentenanalyse
      • Diskussion der Ergebnisse
    • Bestimmung der Bodenfeuchte des Untersuchungsgebietes Wolf Creek
      • Ableitung der Bodenfeuchte nach Oh, Sarabandi & Ulaby (1992)
      • Ableitung der Bodenfeuchte nach Chen, Yen & Huang (1995)
      • Hauptkomponentenanalyse
      • Diskussion der Ergebnisse
  • Zusammenfassung und Bewertung der Ergebnisse
  • Ausblick
  • Literaturliste
    • Quellen aus dem Internet
  • Anhang A: Kartenmaterial
  • Anhang B: SIR-C Mode Table
  • Anhang C: Karte I - Nicholson
  • Anhang D: Karte 11 - Wolf Creek

  Zielsetzung und Themenschwerpunkte

  Diese Diplomarbeit befasst sich mit der Ableitung der Bodenfeuchte aus SIR-C Daten. Die Arbeit untersucht zwei verschiedene Methoden, das Modell von Oh et al. (1992) und das Modell von Chen et al. (1995), sowie eine Hauptkomponentenanalyse, um die Bodenfeuchte in zwei Untersuchungsgebieten im Nordwesten Australiens zu bestimmen. Die Arbeit zielt darauf ab, die Möglichkeiten und Herausforderungen der Bodenfeuchtebestimmung aus Radardaten zu untersuchen und zu erforschen, inwieweit die verschiedenen Methoden zur Ableitung der Bodenfeuchte geeignet sind.

  • Die Bedeutung der Bodenfeuchte für verschiedene wissenschaftliche Disziplinen
  • Die Funktionsweise von Radarsystemen und die Interpretation von Radardaten
  • Die Anwendung von Modellen zur Ableitung der Bodenfeuchte aus Radardaten
  • Die Analyse der Ergebnisse der verschiedenen Methoden anhand von zwei Untersuchungsgebieten im Nordwesten Australiens
  • Die Herausforderungen der Bodenfeuchtebestimmung aus Radardaten, insbesondere in Bezug auf die Vegetationsbedeckung und die Oberflächenrauhigkeit

  Zusammenfassung der Kapitel

  Die Einleitung führt in das Thema der Bodenfeuchte ein und erläutert die Bedeutung des Bodenwassergehalts für verschiedene wissenschaftliche Disziplinen. Sie stellt die Radarerkundung als eine Möglichkeit zur großflächigen Erfassung der Bodenfeuchte vor und erläutert die Funktionsweise von Radarsystemen.

  Das Kapitel "Radarerkundung" behandelt die Grundlagen der Radartechnik, einschließlich Real Aperture Radar (RAR) und Synthetic Aperture Radar (SAR). Es erläutert die verschiedenen Parameter, die die Rückstreuung von Mikrowellen beeinflussen, und geht auf die Probleme des Speckle Effekts und der geometrischen Verzerrungen ein.

  Das Kapitel "Die SIR-C/X-SAR Mission" stellt die SIR-C/X-SAR Mission vor, ein gemeinsames Projekt der NASA, DARA und ASI, das erstmals vollpolarimetrische Radardaten aus dem All zur Verfügung stellte. Es beschreibt die technischen Eigenschaften der Mission und die Daten, die während der Mission gewonnen wurden.

  Das Kapitel "Ableitung der Bodenfeuchte aus Radardaten" behandelt die verschiedenen Methoden zur Ableitung der Bodenfeuchte aus Radardaten. Es stellt die wichtigsten Modelle vor, die in der Fachliteratur verwendet werden, und erläutert die Herausforderungen der Bodenfeuchtebestimmung aus Radardaten, insbesondere in Bezug auf die Vegetationsbedeckung und die Oberflächenrauhigkeit.

  Das Kapitel "Die Untersuchungsgebiete" beschreibt die beiden Untersuchungsgebiete Nicholson und Wolf Creek im Nordwesten Australiens. Es erläutert die klimatischen Bedingungen der beiden Gebiete und die charakteristische Vegetation und Bodenverhältnisse.

  Das Kapitel "Vorverarbeitung der SIR-C Daten" behandelt die Vorverarbeitung der SIR-C Daten, einschließlich der Korrektur des Speckle Effekts und der geometrischen Verzerrungen. Es beschreibt die Datengrundlage der Arbeit und die verschiedenen Schritte der Vorverarbeitung.

  Das Kapitel "Ergebnisse" präsentiert die Ergebnisse der Bodenfeuchtebestimmung mit den verschiedenen Methoden für die beiden Untersuchungsgebiete. Es analysiert die Ergebnisse der verschiedenen Modelle und der Hauptkomponentenanalyse und diskutiert die Herausforderungen der Bodenfeuchtebestimmung in den beiden Gebieten.

  Schlüsselwörter

  Die Schlüsselwörter und Schwerpunktthemen des Textes umfassen die Bodenfeuchte, Radarerkundung, SIR-C Daten, Bodenwassergehalt, Modellierung, Vegetationsbedeckung, Oberflächenrauhigkeit, Hauptkomponentenanalyse, Nordwesten Australiens, Nicholson, Wolf Creek. Empirische Forschungsergebnisse werden präsentiert, um die Möglichkeiten und Herausforderungen der Bodenfeuchtebestimmung aus Radardaten zu beleuchten. Ein besonderer Fokus liegt auf der Anwendung von Modellen zur Ableitung der Bodenfeuchte aus Radardaten, insbesondere in Bezug auf die Vegetationsbedeckung und die Oberflächenrauhigkeit. Die Arbeit untersucht die verschiedenen Methoden anhand von zwei Untersuchungsgebieten im Nordwesten Australiens und bewertet die Ergebnisse der verschiedenen Ansätze.

• Hochschule: Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn (Geographisches Institut)
• Note: 1,3
• Autor: Martin Over (Autor:in)
• Erscheinungsjahr: 2001
• Seiten: 113
• Katalognummer: V5897
• ISBN (eBook): 9783638136204
• Sprache: Deutsch
• Schlagworte: Fernerkundung Radarerkundung Remote Sensing SAR Bodenfeuchte