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

Diploma Thesis , 2001 , 113 Pages , Grade: 1,3

Geography / Earth Science - Geology, Mineralogy, Soil Science

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).
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Inhaltsverzeichnis

• 1. Einleitung
• 2. Radarerkundung
  • 2.1 Real Aperture Radar (RAR).
  • 2.2 Synthetic Apertur Radar (SAR).
    • 2.2.1 Aufnahmegeometrie
    • 2.2.2 Streuung von Mikrowellen
    • 2.2.3 Die Radargleichung
    • 2.2.4 Parameter, welche die Rückstreuungsenergie (Pr) beeinflussen.
      • 2.2.4.1 Systemparameter
        • 2.2.4.1.1 Wellenlänge.
        • 2.2.4.1.2 Polarisation.
        • 2.2.4.1.3 Beobachtungswinkel....
        • 2.2.4.1.4 Blickrichtung & Objektorientierung.
        • 2.2.4.1.5 Auflösung.
      • 2.2.4.2 Objektparameter.
        • 2.2.4.2.1 Oberflächenrauhigkeit
          • 2.2.4.2.1.1 Markoskalige Rauhigkeit..
          • 2.2.4.2.1.3 Mikroskalige Rauhigkeit
        • 2.2.4.2.2 Dielektrizitätskonstante
    • 2.2.5 Speckle.
    • 2.2.6 Interpretation von Radardaten
    • 2.2.7 Interferometrie.
• 3. Die SIR-C/X-SAR Mission
• 4. Ableitung der Bodenfeuchte aus Radardaten
  • 4.1 Die Bedeutung der Bodenfeuchte.
  • 4.2 Messung der Bodenfeuchte
  • 4.3 Methoden zur Ableitung der Bodenfeuchte aus Radardaten
    • 4.3.1 Das Modell von Oh, Sarabandi & Ulaby (1992).
    • 4.3.2 Das Modell von Chen, Yen und Huang 1995.
• 5. Die Untersuchungsgebiete..
  • 5.1 Nicholson..
  • 5.2 Wolf Creek
• 6. Vorverarbeitung der SIR-C Daten.
  • 6.1 Datengrundlage....
  • 6.2 Multilook Prozessierung.
  • 6.3 Filter
  • 6.4 Vegetationskorrektur.
• 7. Ergebnisse
  • 7.1 Bestimmung der Bodenfeuchte des Untersuchungsgebietes
    • 7.1.1 Ableitung der Bodenfeuchte nach Oh, Sarabandi & Ulaby (1992)
    • 7.1.2 Ableitung der Bodenfeuchte nach Chen, Yen & Huang (1995)
    • 7.1.3 Hauptkomponentenanalyse...
    • 7.1.4 Diskussion der Ergebnisse...
  • 7.2 Bestimmung der Bodenfeuchte des Untersuchungsgebietes
    • 7.2.1 Ableitung der Bodenfeuchte nach Oh, Sarabandi & Ulaby (1992)
    • 7.2.2 Ableitung der Bodenfeuchte nach Chen, Yen & Huang (1995)
    • 7.2.3 Hauptkomponentenanalyse..
    • 7.2.4 Diskussion der Ergebnisse.
• 8. Zusammenfassung und Bewertung der Ergebnisse
• 9. Ausblick

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Diese Diplomarbeit befasst sich mit der Ableitung der Bodenfeuchte aus SIR-C Radardaten. Das Ziel ist es, verschiedene Methoden zur Bestimmung der Bodenfeuchte zu untersuchen und deren Ergebnisse zu bewerten. Die Arbeit konzentriert sich auf die Anwendung des Modells von Oh et. al. (1992), des Modells von Chen et. al. (1995), sowie einer Hauptkomponentenanalyse.

• Analyse der Bodenfeuchte mithilfe von Radartechnologie
• Anwendung verschiedener Modellierungsansätze für die Bestimmung der Bodenfeuchte
• Evaluation der Ergebnisse durch Vergleich mit anderen Datenquellen
• Untersuchung des Einflusses verschiedener Faktoren auf die Bodenfeuchte
• Ausblick auf zukünftige Anwendungen von Radardaten in der Bodenfeuchteforschung

Zusammenfassung der Kapitel

• Kapitel 1: Einleitung: Die Einleitung führt in das Thema der Bodenfeuchte und ihre Bedeutung im Wasserkreislauf ein. Sie erläutert die Herausforderungen der konventionellen Messung der Bodenfeuchte und präsentiert die Radarerkundung als eine vielversprechende Alternative.
• Kapitel 2: Radarerkundung: Dieses Kapitel bietet einen umfassenden Überblick über die Grundlagen der Radartechnologie, einschließlich der verschiedenen Arten von Radar, der Streuung von Mikrowellen und der Faktoren, die die Rückstreuungsenergie beeinflussen.
• Kapitel 3: Die SIR-C/X-SAR Mission: Dieses Kapitel beschreibt die SIR-C/X-SAR Mission und die Bedeutung ihrer vollpolarimetrischen Radardaten für die Bodenfeuchteforschung.
• Kapitel 4: Ableitung der Bodenfeuchte aus Radardaten: Kapitel 4 diskutiert die Bedeutung der Bodenfeuchte und verschiedene Methoden zur Ableitung der Bodenfeuchte aus Radardaten, einschließlich der Modelle von Oh et. al. (1992) und Chen et. al. (1995).
• Kapitel 5: Die Untersuchungsgebiete: Dieses Kapitel beschreibt die beiden Untersuchungsgebiete in Nordwest-Australien, Nicholson und Wolf Creek, und ihre charakteristischen Eigenschaften.
• Kapitel 6: Vorverarbeitung der SIR-C Daten: Dieses Kapitel behandelt die Vorverarbeitung der SIR-C Daten, einschließlich Multilook Prozessierung, Filterung und Vegetationskorrektur.
• Kapitel 7: Ergebnisse: Kapitel 7 präsentiert die Ergebnisse der Bodenfeuchte-Ableitung mithilfe der verschiedenen Modelle und der Hauptkomponentenanalyse für beide Untersuchungsgebiete.

Schlüsselwörter

Die Arbeit konzentriert sich auf die Themen Radartechnologie, Bodenfeuchte, SIR-C Radardaten, Modellierung, Hauptkomponentenanalyse, Nordwest-Australien, Nicholson, Wolf Creek.

• College: University of Bonn (Geographisches Institut)
• Grade: 1,3
• Author: Martin Over (Author)
• Publication Year: 2001
• Pages: 113
• Catalog Number: V5897
• ISBN (eBook): 9783638136204
• Language: German
• Tags: Fernerkundung Radarerkundung Remote Sensing SAR Bodenfeuchte