Beitrag zur Ermittlung des Bodensignals zur verbesserten Ableitung des Vegetationssignals aus Fernerkundungsdaten

Abstract

Zahlreiche Studien befassen sich mit der Ableitung von Pflanzenparametern anhand von spektralen Vegetationsindizes und deren Anfälligkeit gegenüber wesentlichen Störfaktoren, wie zum Beispiel dem Einfluss des Bodenhintergrunds. Die Korrektur der Vegetationsindizes beziehungsweise des Vegetationssignals hinsichtlich des Bodeneinflusses stellt eine in der Fernerkundung seit langer Zeit bekannte Herausforderung dar und ist insbesondere im Bereich der Landwirtschaft für eine zuverlässige Abschätzung bedeutender Pflanzenparameter von großem Interesse. In Anbetracht dessen beschäftigt sich die vorliegende Arbeit mit einer Methode zur direkten Ableitung des Bodensignals aus luftgestützten Fernerkundungsdaten landwirtschaftlich genutzter und vegetationsbedeckter Flächen, mit der die Korrektur des Vegetationssignals von Pflanzenbeständen in einer übergeordneten Zielstellung ermöglicht werden kann. Die Extraktion des Bodensignals erfolgt durch einen wissensbasierten Modellansatz zur linearen spektralen Entmischung der Fahrgassen unter Zuhilfenahme eines Fahrspurmodells. Eine exemplarische Umsetzung dieser Methodik umfasst unter anderem eine Fahrgassenselektion sowie einen geometrischen Ansatz zur Modellierung der Fahrspuren auf Subpixel-Niveau. Es wird ein nicht-lineares alternierendes Optimierungsverfahren zur Entmischung der Fahrgassenpixel vorgestellt, mit dem wesentliche Modellunsicherheiten reduziert werden können und die Bestimmung von Referenzspektren entfällt. Eine Bewertung der Entmischungsergebnisse und eine Einschätzung der resultierenden Methode sind aufgrund fehlender Validierungsdaten nicht möglich und erfordern weiterführende Untersuchungen. Die Übertragbarkeit der Methode unterliegt einigen Einschränkungen, bedingt durch die geometrische und spektrale Auflösung der Daten sowie das Untersuchungsgebiet selbst. Unter geeigneten Bedingungen verspricht dieser Ansatz nichtsdestotrotz, eine Möglichkeit zur Abschätzung der Bodenreflexion und somit eine verbesserte Ableitung des Vegetationssignals gewährleisten zu können.