Department für Geographie
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Entwicklung eines Bodenfeuchteindex für hydrologische Modelle aus ERS-Daten im Weser-Einzugsgebiet


Fachgebiet: Fernerkundung, Geländekampagne, Geo-Informationssysteme, Hydrologische Modellierung, Vegetationsgeographie
Gefördert durch: Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie

Projektleitung: Mauser, W. , Schneider, K.
Projektwissenschaftler: , , Oppelt, N.

Laufzeit: 06/1997 - 06/1998

Eine Methode zur Berechnung mesoskaliger Bodenfeuchteverteilungen unter Verwendung von ERS SAR Daten und Landnutzungskarten wurde im Weser Einzugsgebiet entwicklet und getestet. Die entwickelte Methode basiert auf der Annahme, daß das Radarsignal von zwei Parametern bestimmt wird: der Bodenfeuchte und der Oberflächenrauhigkeit. Für mesoskalige Pixel wird angenommen, dass die Oberflächenrauhigkeit sich dabei als Funktion der Landnutzung parametrisieren lässt. 

Die Rückstreuung wurde für jede Landnutzungsklasse in Testgebieten bestimmt. Die in mesosklaigen Pixeln gegebenen, unterschiedlichen prozentualen Anteile der verschiedenen Landnutzungen führen zu unterschiedlich großen Rauhigkeitseinflüssen in jedem Pixel. Diese Unterschiede der Rauhigkeit müssen vor der Bestimmung der Bodenfeuchte auf eine Referenzrauhigkeit bzw. eine Referenzlandnutzung normiert werden.  Das setzt eine bekannte Landnutzungsverteilung innerhalb eines mesoskaligen Pixels voraus. Diese wurde über Maximum-Likelyhood Klassifikationen von Landsaat TM Daten bestimmt.

Die mesoskalige Bodenfeuchte konnte mit räumlich reduzierten ERS Bildern sowohl in ihrem zeitlichen Verlauf als auch im Hinblick auf ihre räumlichen Muster bestimmt werden. Eine einfache Methode zur qualitativen Bestimmung der räumlichen und zeitlichen Bodenfeuchtedynamik ist dabei der Bodenfeuchteindex, der von der maximalen in einer Zeitserie gemessenen Rückstreuintensität ausgeht und auf dieser Basis Änderungen den feuchten Boden repräsentierenden Zustand in einem Index ausdrückt. Die zeitlihcen und räumlichen Verteilungsmuster des Bodenfeuchteindex stehen in guter Übereinstimmung mit der Niederschlagsverteilung. Eine quantitative Nutzung des Bodenfeuchteindex ist jedoch nicht möglich, ebenso sind jahreszeitlkiche Veränderungendes Vegetationseinflusses nicht korrigiert. 

Die Normierung des Rückstreusignals auf eine Landnutzungsklasse bietet die Möglichkeit die Bodenfeuchte auch quantitativ zu bestimmen. Der Vergleich verschiedener  Methoden zur BEstimmung der Bodenfeuchte erbrachte die besten Ergebnisse bei Nutzung der Methode  nach Rombach et al. (1997) in KOmbination mit der Wassergehaltskorrektur nach taconet et al. (1996). Im Vergleich zu Bodenfeuchtemessungen ergab sich iene gute Übereinstimmung, der rmsq Fehler lag bei 4 Vol%.


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