Zweijahresbericht 2004/2005 - Bibliothek - GFZ

schen Arten deutlich im Sichtbaren und Nahen Infrarot
Bereich (VNIR) unterscheidet. Deshalb wird derzeit ein
Programm zur automatischen Erkennung und Identifizierung
mediterraner Vegetation entwickelt. Verwendet werden
dazu spektrale Vegetationsmerkmale aus dem Kurzwelligen
Infrarot (SWIR-2) Bereich (2,05 µm bis
2,45 µm), der u. a. durch Absorptionen von Zellulose und
Lignin geprägt ist.
EU Projekt DeSurvey
April 2005 startete das integrierte EU-Projekt DeSurvey
(A Surveillance System for Assessing and Monitoring of
Desertification) mit dem Ziel, ein System zur Bewertung
und Überwachung von Landdegradations- und Desertifikationsprozessen
zu entwickeln. Der Beitrag des GFZ
Potsdam innerhalb des aus 39 internationalen Partnern
bestehenden Konsortiums beinhaltet die Entwicklung und
Anwendung von neuen Methoden zur Quantifizierung
von Bodenparametern aus Hyperspektraldaten, wie z. B.
Bodeneisengehalt und organische Bodensubstanz, die für
die Landdegradation relevant sind. Charakteristische Reflexionsmerkmale
der zu untersuchenden Bodeninhaltsstoffe
werden dazu mit Ergebnissen physikalischer und
chemischer Laboranalysen korreliert. Aus den so gewonnenen
Daten sollen Methoden entwickelt werden, die auch
bei Fernerkundungsdatensätzen unterschiedlicher Bodenauflösung
anwendbar sind.
Abb. 1.74 zeigt die Arbeitsschritte zur Bestimmung des
Bodeneisengehalts und präsentiert das vorläufige und
noch nicht verifizierte Ergebnis für das Untersuchungsgebiet
Cabo de Gata in Südost-Spanien. Als Grundlage
dienten hyperspektrale HyMap-Daten vom 11. 07. 2003,
die hier in Echtfarben dargestellt sind (Abb. 1.74a). Während
der Geländekampagne 2003 wurden von einem Feld
mit ausgeprägtem Wechsel von kalkreichem zu eisenreichem
Boden Proben genommen. Die Probenentnahmepunkte
wurden anhand der GPS-Koordinaten in den Bilddaten
lokalisiert (Abb. 1.74b) und die dazugehörigen Bildspektren
extrahiert. Für die Korrelationsanalyse zwischen
diesen Bildspektren der Punkte A bis H und den Ergebnissen
der Laboranalyse (Abb. 1.74c) wurde die aufge-
spannte Fläche zwischen dem 2. und 14. Spektralband der
HyMap-Daten (Abb. 1.74d) verwendet. Eine konkave
Krümmung der Spektralkurve in diesem Spektralbereich
wird durch die Absorption von Fe 2+ - und Fe 3+ -Ionen hervorgerufen
und korreliert mit dem Eisengehalt im Boden.
Über die so bestimmte Korrelationsgleichung kann für
jedes Bildpixel der Eisengehalt berechnet und graphisch
in Form einer Karte dargestellt werden (Abb. 1.74e). Die
Validation der Ergebnisse ist noch nicht abgeschlossen,
die berechneten Wertebereiche für den Eisengehalt stimmen
jedoch weitgehend mit den Feldbeobachtungen überein.
Im Sommer 2005 fanden erste Feldversuche in drei Testgebieten
in der Nähe von Almeria statt (Abb. 1.75b). Hier
wurden jeweils Bodenreflexionsspektren gemessen, Bodenproben
gesammelt und ein neu entwickeltes Skalierungsexperiment
durchgeführt. In den Untersuchungsgebieten
wurde dazu jeweils ein 1 m x 1 m großes Messfeld
abgesteckt und in vier Messhöhen mit unterschiedlicher
Bodenauflösung gemessen (Abb. 1.75a und c). Da diese
gemessenen Spektren immer eine Mischung der verschiedenen
Bodenmaterialien widerspiegeln, wurden zusätzlich
auch die reinen Materialien unabhängig von einer
vorgegebenen Bodenauflösung gemessen. So können aus
den Mischspektren die Mischungsverhältnisse bestimmt
werden. Die Skalierungsebenen des Experiments sollen
zeigen, ob die entwickelten Modelle zur Bestimmung verschiedener
Bodenparameter bei Fernerkundungsdaten unterschiedlicher
Bodenauflösung anwendbar sind.
Klassifizierung der Fruchtartenverteilung aus Fernerkundungsdaten
Die Landnutzung im Einzugsgebiet eines Gewässers spielt
eine wesentliche Rolle bei der Modellierung der Gewässergüte
in Flusseinzugsgebieten im Sinne der EU-Wasserrahmenrichtlinie,
insbesondere bei der Erfassung der
chemischen Qualitätsparameter. Im Haveleinzugsgebiet
stammen die wichtigsten diffusen Nährstoffeinträge aus
der Landwirtschaft. Sie nimmt im Gebiet große Flächenanteile
ein. Daraus ergibt sich die Forderung nach einer
Analyse der Landnutzung in großer räumlicher Differen-
Abb. 1.73: Photosynthetisch aktive Vegetationsbedeckung berechnet auf Basis des NDVI (Normalised Difference Vegetation
Index) aus hyperspektralen HyMap-Daten.
Photosynthetic vegetation cover determined on the basis of NDVI from hyperspectral HyMap data.
Zweijahresbericht 2004/2005 GeoForschungsZentrum Potsdam
207