Hyperspectral Remote Sensing for Environmental Mapping and Monitoring

Abstract

The main purpose of this thesis is to use Image Spectroscopy as a tool to monitor the environmental conditions in a region affected by anthropogenic activities via estimating both geochemical and biochemical parameters on a regional scale. The research has been carried on the Sokolov lignite mine, NW Bohemia, a region affected by long-term extensive mining. The thesis is divided into two thematic parts. First part is devoted to applications of Image Spectroscopy into Acid Mine Drainage mapping and its related issues (chapters 2 and 3). In chapter 2 the equivalent mineral end-members were successfully derived from the ASTER image data (Advanced Space-borne Thermal Emission and Reflection Radiometer satellite data). In the chapter 3 the pH was estimated on the basis of mineral and image spectroscopy. The Multi Range Spectral Feature Fitting (MRSFF) technique was utilized for mineral mapping and the multiple regression model using the fit images, the results of MRSFF, as inputs was constructed to estimate the surface pH and statistical significant accuracy was attained. In the second thematic part (chapters 4-6) Image Spectroscopy is applied into monitoring of vegetation stress. A new statistical method was developed to assess the physiological status of macroscopically undamaged foliage of Norway...

Předložená disertační práce se věnuje aplikaci metod obrazové spektroskopie jako moderního nástroje pro environmentální monitoring, přičemž se zaměřuje na modelování vybraných geochemických a biochemických parametrů Disertační práce je členěna do dvou tematických celků. První z nich (kapitoly 2 a 3) je věnován aplikaci minerální a obrazové spektroskopie pro vymezení plošného výskytu povrchové acidifikace (anglický termín: AMD - Acid Mine Drainage) a modelování povrchového pH. Druhá tematická část (kapitoly 4, 5 a 6) se věnuje zhodnocení fyziologického stavu smrkových porostů. V kapitole 2 jsou s využitím satelitních dat ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer satellite data) plošně vymezeny kyselé zvětralinové povrchy (pH<4), jež charakterizuje výskyt jarositu a lignitu (hnědé uhlí). Kapitola 3 se věnuje vytvoření modelu pro odhad povrchového pH odkrytých substrátů s využitím leteckých hyperspektrálních dat HyMap (07/2009). Tato studie je jednou z prvních, jež aplikuje metody obrazové spektroskopie pro kvantitativní modelování pH v prostředí povrchových dolů vyznačující se vysokou heterogenitou. V druhé tematické části je obrazová spektroskopie aplikována do oblasti monitoringu zdravotního stavu lesních smrkových porostů, které se vyskytují v bezprostředním okolí...