elib
DLR-Header
DLR-Logo -> http://www.dlr.de
DLR Portal Home | Impressum | Datenschutz | Kontakt | English
Schriftgröße: [-] Text [+]

Estimation of Soil Organic Carbon Contents in Croplands of Bavaria from SCMaP Soil Reflectance Composites

Zepp, Simone und Heiden, Uta und Bachmann, Martin und Wiesmeier, Martin und Steininger, Michael und Wesemael, Bas van (2021) Estimation of Soil Organic Carbon Contents in Croplands of Bavaria from SCMaP Soil Reflectance Composites. Remote Sensing, 13 (3141), Seiten 1-25. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/rs13163141. ISSN 2072-4292.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
9MB

Offizielle URL: https://www.mdpi.com/2072-4292/13/16/3141

Kurzfassung

For food security issues or global climate change, there is a growing need for large-scale knowledge of soil organic carbon (SOC) contents in agricultural soils. To capture and quantify SOC contents at a field scale, Earth Observation (EO) can be a valuable data source for area-wide mapping. The extraction of exposed soils from EO data is challenging due to temporal or permanent vegetation cover, the influence of soil moisture or the condition of the soil surface. Compositing techniques of multitemporal satellite images provide an alternative to retrieve exposed soils and to produce a data source. The repeatable soil composites, containing averaged exposed soil areas over several years, are relatively independent from seasonal soil moisture and surface conditions and provide a new EO-based data source that can be used to estimate SOC contents over large geographical areas with a high spatial resolution. Here, we applied the Soil Composite Mapping Processor (SCMaP) to the Landsat archive between 1984 and 2014 of images covering Bavaria, Germany. Compared to existing SOC modeling approaches based on single scenes, the 30-year SCMaP soil reflectance composite (SRC) with a spatial resolution of 30 m is used. The SRC spectral information is correlated with point soil data using different machine learning algorithms to estimate the SOC contents in cropland topsoils of Bavaria. We developed a pre processing technique to address the issue of combining point information with EO pixels for the purpose of modeling. We applied different modeling methods often used in EO soil studies to choose the best SOC prediction model. Based on the model accuracies and performances, the Random Forest (RF) showed the best capabilities to predict the SOC contents in Bavaria (R2 = 0.67, RMSE = 1.24%, RPD = 1.77, CCC = 0.78). We further validated the model results with an independent dataset. The comparison between the measured and predicted SOC contents showed a mean difference of 0.11% SOC using the best RF model. The SCMaP SRC is a promising approach to predict the spatial SOC distribution over large geographical extents with a high spatial resolution (30 m).

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/143461/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Estimation of Soil Organic Carbon Contents in Croplands of Bavaria from SCMaP Soil Reflectance Composites
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Zepp, SimoneSimone.Zepp (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7178-0476NICHT SPEZIFIZIERT
Heiden, Utauta.heiden (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3865-1912NICHT SPEZIFIZIERT
Bachmann, MartinMartin.Bachmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8381-7662NICHT SPEZIFIZIERT
Wiesmeier, MartinLfLNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Steininger, MichaelNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wesemael, Bas vanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:8 August 2021
Erschienen in:Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:13
DOI:10.3390/rs13163141
Seitenbereich:Seiten 1-25
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
Name der Reihe:Special Issue Remote Sensing for Soil Organic Carbon Mapping and Monitoring
ISSN:2072-4292
Status:veröffentlicht
Stichwörter:soil reflectance composites, soil modeling, soil organic carbon, SOC Landsat multispectral
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Fernerkundung u. Geoforschung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum > Dynamik der Landoberfläche
Institut für Methodik der Fernerkundung > Photogrammetrie und Bildanalyse
Hinterlegt von: Zepp, Simone
Hinterlegt am:21 Sep 2021 12:40
Letzte Änderung:21 Sep 2021 12:40

Nur für Mitarbeiter des Archivs: Kontrollseite des Eintrags

Blättern
Suchen
Hilfe & Kontakt
Informationen
electronic library verwendet EPrints 3.3.12
Gestaltung Webseite und Datenbank: Copyright © Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Alle Rechte vorbehalten.