Application of imaging spectroscopy in monitoring of vegetation stress caused by soil pollutants in the Sokolov lignite basin

Abstract

Lesy mohou být považovány za jeden z nejdůležitějších ekosystémů Země nejen kvůli produkci kyslíku a ukládání uhlíku prostřednictvím fotosyntézy, ale současně jako zdroj mnoha přírodních surovin (např. dřeva) a jako životní prostor mnoha specifických druhů rostlin a živočichů. Monitoring stavu lesa je proto naprosto zásadní činností k udržení všech ekologických a produkčních funkcí lesních ekosystémů. Hlavním cíle práce je vývoj alternativního přístupu k monitoringu zdravotního stavu lesa založeného na analýze leteckých hyperspektrálních dat (HyMap) s podporou pozemního průzkumu. Navrhovaný postup se snaží využívat obdobné parametry vegetace jako současné klasické metody hodnocení stavu lesa založené na terénním průzkumu. Význam navrhovaných metod pravděpodobně významně vzroste v době, kdy plánované družicové hyperspektrální mise (např. EnMap) dosáhnou operační fáze. Vyvíjený přístup k monitoringu stavu lesa je prakticky demonstrován na příklad dospělých porostů smrku ztepilého (Picea abies L. Karst) v oblasti Sokolovské hnědouhelné pánve, které byly dlouhodobě ovlivňovány těžbou uhlí a přítomností těžkého průmyslu a u kterých byla tudíž předpokládána značná variabilita zdravotního stavu. Dvojice modelů přenosu záření byla použita pro simulaci spektrálních signatur na úrovni jehlic: PROSPECT-5 a...

Forests can be considered as one of the most important Earth's ecosystems not only because of oxygen production and carbon sequestration via photosynthesis, but also as a source of many natural resources (such as wood) and as a habitat of many specific plants and animals. Monitoring of forest health status is thus crucial activity for keeping all production and ecosystem functions of forests. The main aim of the thesis is development of an alternative approach for forest health status based on airborne hyperspectral data (HyMap) analysis supported by field sampling. The proposed approach tries to use similar vegetation parameters which are used in case of the current methods of forest health status assessment based on field inspections. It is believed that importance of such new methods will significantly increase in the time when the planned satellite hyperspectral missions (e.g. EnMap) will move into operational phase. The developed forest health monitoring approach is practically demonstrated on mature Norway spruce (Picea abies L. Karst) forests of the Sokolov lignite basin which were affected by long-term coal mining and heavy industry and therefore high variability of forest health status was assumed in this case. Two leaf level radiative transfer models were used for simulating spectral...