Obtaining multiple scattering
coefficients from Radarsat-2 data
for soil moisture estimation
Journal Name:
- Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi
Key Words:
Keywords (Original Language):
Author Name | University of Author |
---|---|
Abstract (2. Language):
The control of agricultural areas with the aid of
remote sensing techniques and GPS technology
yields better results with less cost and time when
compared to standard soil measurements. In this
study, it is aimed to extract multiple scattering
coefficients from Radarsat-2 data in order to
establish an association between remote sensing
techniques and soil characteristics (soil moisture,
dielectric coefficient, etc.).
Different regions of the electromagnetic spectrum
are being studied for the purpose of estimating soil
moisture with remote sensing data. Because
microwave sensors are sensitive to changes in soil
moisture content, it is more appropriate to use these
sensors in soil moisture estimation Therefore;
synthetic aperture radar (SAR) sensor operating in
the microwave range of the electromagnetic
spectrum is capable of producing appropriate
images with high resolution for agricultural purpose
soil monitoring. Moreover, it is used for agricultural
monitoring, plant growth, yield, mapping and
estimation of soil moisture (Tehrani 2014).
Among the different types of remote sensing sensors,
SAR sensors (Radarsat-1, Envisat-Asar, Radarsat-2,
and ERS-1/2) have a great potential in basin-scale
soil moisture estimates (Moran ve ark. 2004). In
addition, with polarimetric SAR, much better
information can be obtained than with single band
SAR. Furthermore, polarimetric SAR can provide
more information with multiple polarizations (hh,
hv, vh, vv) and penetrate into canopy where plant
cover is dominant. For this reason, polarimetric
SAR data gives a good result in estimating soil
moisture on bare soil and vegetated areas.
The experiments were carried out on agricultural
sites in the Dicle University campus and calculation
of scattering coefficients from the RadarSat-2 data
consisted of several steps.
At the first stage, a Radarsat-2 data was obtained
from densely vegetated study area on April 8, 2015
and simultaneous local measurements were made on
this area.
In the second stage, various pre-processing steps
(calibration, filtering, and terrain correction) have
been employed to remove disorders from the
Radarsat-2 data and the terrain correction process
has been provided for fitting the terrain onto a real
map coordinate system.
At the other stage, the GPS coordinates of the points
at which each ground moisture measurement was
taken, were transferred to Rdarsat-2 data.
In the last stage, a standard SAR backscattering
technique was applied to the Radarsat-2 data of
April 8, 2015 in order to calculate multiple
scattering coefficients over the study areas
dominated by dense vegetation cover. Then, four
different backscattering parameters (σhh, σhv, σvh,
σvv) were calculated from the parcels corresponding
to each ground measurement point.
Finally, these operations were repeated for 285
measurement points obtained on April 8, 2015 and a
data matrix of 285x4 lengths was generated to
evaluate the effect of vegetation cover. Furthermore,
the statistical measurements of multi scattering
coefficients were computed from this data matrix.
Bookmark/Search this post with
Abstract (Original Language):
Uzaktan algılama teknikleri ile tarımsal alanların kontrolü, GPS (Küresel Konumlama Sistemi)
teknolojisiyle beraber kullanıldığında, standart toprak ölçümlerine nazaran daha az bir maliyet ve zamanla,
daha iyi sonuçlar vermektedir. Bu çalışmada, uzaktan algılama teknikleri ile toprak karakteristikleri (toprak
nemi, dielektrik katsayısı gibi) arasında bir ilişkinin kurulabilmesi için Radarsat–2 verisinden çoklu saçılma
katsayılarının çıkarılması amaçlanmıştır.
Çalışma, Dicle havzasında yer alan Dicle Üniversitesi kampüsündeki tarımsal alanlar üzerinde
gerçekleştirilmiş ve Radarsat–2 verisinden saçılma katsayılarının hesaplanması işlemi, birkaç aşamadan
oluşmuştur. İlk aşamada, uydunun bölgeden geçiş dönemi dikkate alınarak yoğun vejetasyonlu tarımsal
arazilerden 8 Nisan 2015 tarihinde bir Radarsat–2 verisi elde edilmiş ve bu araziler üzerinde eş zamanlı
olarak yersel ölçümler yapılmıştır.
İkinci aşamada, Radarsat–2 verilerinin bozukluklardan arındırılması için çeşitli ön işlemler uygulanmış ve
arazilerin gerçek bir harita koordinat sistemi üzerine oturtulması için de arazi düzeltme işlemi sağlanmıştır.
Daha sonra her bir yersel toprak nem ölçümünün alındığı noktaların GPS koordinatları bu veriye
aktarılmıştır.
Son aşamada ise yoğun bitki örtüsünün hâkim olduğu çalışma alanlarına ait çoklu saçılma katsayılarını
hesaplamak için önişlemi tamamlanmış 8 Nisan 2015 tarihli Radarsat–2 verisine standart sar geri saçılma
tekniği uygulanmış ve her bir ölçüm noktasına karşılık gelen parsellerden dört adet sigma geri saçılma
parametresi (σhh, σhv, σvh, σvv) hesaplanmıştır. Ardından, bu katsayılar bütün ölçüm noktaları için
hesaplanarak bu döneme ait bir veri matrisi oluşturulmuştur.
FULL TEXT (PDF):
- 4