24
Teledetekcyjne badania powierzchni Ziemi
Wtorek, marzec 24. 2009
Znacznie częściej jednak w teledetekcyjnych badaniach powierzchni Ziemi mamy do czynienia z sytuacją, gdy glebę maskuje roślinność. Jest to niewątpliwie przeszkoda, ale wieloletnie doświadczenie zgromadzone w trakcie badań lotniczych, sprawia, że roślinność można wykorzystać jako pierwszorzędny wskaźnik pośredni, dostarczający informacji o typach gleb i ich rozmieszczeniu. Roślinność cechuje specyficzny przebieg jasności spektralnej; ze stosunkowo niskimi wartościami w niebieskim, zielonym, żółtym i pomarańczowym przedziałach spektrum (niewielkie maksimum charakterystyczne jest dla przedziału żółtozielonego pasma pochłaniania chlorofilu) i wyraźnym wzrostem w zakresie czerwonym i podczerwonym.
Warto w tym miejscu jako przykładem posłużyć się wynikami fotointerpretacji zdjęć delty Dunaju, przeprowadzonej na podstawie materiałów z Landsata 1 przez badaczki radzieckie W. I. Krawcową i S. A. Nikołajewą. Na zdjęciach w widzialnej części widma wyraźnie uwidoczniły się pola ryżowe, a także groble i główne kanały sieci nawadniającej. W podczerwieni natomiast zanika pokrywa roślin uprawnych, a ujawniają się szczegóły budowy pokrywy glebowej, co umożliwia, jak stwierdzają badaczki, uzyskanie obrazu terenów przed ich zagospodarowaniem. Jest to więc, jakby spojrzenie w przeszłość. Wyraźnie zaznacza się jedność struktury pokrywy glebowej obszarów, tych zajętych pod uprawy ryżowe i tych jeszcze nie opanowanych przez rolników. Uwidaczniają się kontury dawnych, nie istniejących już kanałów. Z kolei na obszarach wysokich teras Dunaju zaobserwowano zjawisko odwrotne. W zakresie bliskiej podczerwieni ujawnia się pstrokata mozaika pól uprawnych, których fototon uzależniony jest od stanu upraw (można odróżnić zasiewy kukurydzy, ścierniska po zebranych zbożach, pola zaorane pod oziminy). Natomiast pokrywę glebową najdogodniej jest badać na zdjęciach wykonanych w widzialnym (czerwonym) zakresie widma, gdzie mozaika pól ginie.
Ten sam fakt, kiedy zdjęcia wykonane w różnych zakresach widma pozwalają jednocześnie obserwować obraz wykorzystania ziemi współcześnie i w przeszłości, odnotowano przy rozszyfrowywaniu wielospektralnych skanerowanych obrazów terenu Bułgarii (eksperyment przeprowadzony w latach 1975 1976 w ramach programu Interkosmos). W zarysie współczesnych pól uprawnych, wyraźnie uwidaczniających się w podczerwieni (0,86 1,05 µm), przy przejściu na zdjęcia w bardziej krótkofalowym przedziale spektrum (czerwony, 0,68 0,75 µm) możliwe staje się prześledzenie dawnych granic roślinności leśnej. Gleby leśne, otaczające użytki rolne, na zdjęciach wyraźnie „zachodzą" na pola uprawne, co zdaniem interpretatorów świadczy, że w miejscach tych jeszcze niedawno rosły lasy, obecnie wytrzebione. Wyniki tych badań potwierdzałyby fakt, że wielospektralne obrazy satelitarne są przydatne nie tylko do kartowania gleb, ale pozwalają na badanie dynamiki pokrywy glebowej.
Rozpoznaniu do celów kartograficznych poświęcone były jedne z pierwszych badań z pokładu ERTS1 za pomocą wielospektralnego skanera (MSS). Interpretacja obrazów wydmowych obszarów stanu Nebraska pozwoliła wydzielić tereny o niedostatku wilgoci i kompleksy osadów piaszczystych. Dla rozszyfrowania pastwisk i określenia gęstości pokrywy trawiastej wykorzystano barwne kompozycje wyciągów spektralnych (kanały 4, 5 i 7 MSS). Stwierdzono, że istnieje możliwość ścisłego pomiaru powierzchni skoszonych oraz określenie terenów objętych erozją wiatrową. Podobne eksperymenty, z zamiarem wyznaczenia granic zespołów glebowych, przeprowadzono na zachodzie stanów Tennesse i Dakota Południowa.
Głębiej sięgające wnioski można wysnuć przy zastosowaniu detekcji w długofalowym zakresie podczerwieni (podczerwień termalna). Specjaliści z NASA przy użyciu skanerów badali temperaturę gleb, wychodząc z założenia, iż na tej podstawie można oceniać warunki panujące w warstwach podpowierzchniowych. Ustrój termiczny gleby kształtuje się bowiem pod wpływem struktury, składu mechanicznego, porowatości i wilgotności poszczególnych typów gleb. Obrazowanie w podczerwieni termalnej jest szczególnie czułe na zawartość wody w powierzchniowej warstwie gleby. Podczas badań z pułapu lotniczego uzyskano na przykład obraz parowania wody z powierzchni gleby pod wpływem wiatru.
Możliwości badań pokrywy glebowej z pułapu satelitarnego mogą być znacznie rozszerzone przez zastosowanie metod wykorzystujących promieniowanie mikrofalowe. W grę wchodzą głównie techniki pasywne, a więc oparte na rejestracji promieniowania emitowanego przez obiekty na powierzchni Ziemi, chociaż ostatnio uzyskano interesujące rezultaty przy zastosowaniu technik aktywnych (opartych na zasadzie radaru).
W radiometry mikrofalowe, a więc urządzenia służące do pomiaru energii emitowanej przez powierzchnię Ziemi, wyposażone były między innymi niektóre satelity z serii Nimbus i Kosmos, a także laboratorium kosmiczne Skylab. Główną zaletą detekcji mikrofalowej jest jej niezależność (oczywiście w ściśle określonych zakresach) od warunków pogodowych. Radiometry satelity Kosmos 243 dostarczyły głównie informacji o zawartości wody w glebie. Porównanie danych satelitarnych z danymi z naziemnych stacji meteorologicznych ukazało, że największą zgodność pomiarów osiągnięto przy długości fali 8,5 cm.
E. C. Barret i L. F. Curtis sądzą, że badania w zakresie mikrofalowym mają przed sobą dużą przyszłość. Promieniowanie mikrofalowe cechuje bowiem właściwość przenikania na pewną głębokość w suche warstwy utworów powierzchniowych. Teoretyczne obliczenia dowodzą, że głębokość przenikania może sięgać 1 m.
Należy się spodziewać, że wraz z doskonaleniem aparatury możliwe będzie określenie nie tylko powierzchniowych, ale i podpowierzchniowych charakterystyk gleby. Tego rodzaju badania miałyby szczególne znaczenie w suchych i półsuchych rejonach świata, umożliwiałyby bowiem określenie cech budowy podłoża, co otwiera możliwości w zakresie geologii poszukiwawczej oraz ułatwia projektowanie i budowę systemów nawadniających.
Brak komentarzy.
Dodaj swój komentarz: