Ugrás a tartalomhoz

Műholdakról távérzékelt adatok feldolgozása és hasznosítása

Mika János, Utasi Zoltán, Biró Csaba, Pénzesné Kónya Erika (2011)

EKF TTK

1.A növényzet, mint objektum szerepe a távérzékelésben

1.A növényzet, mint objektum szerepe a távérzékelésben

A növényzet vagy vegetáció mind földtörténeti, mind ökológiai szempontból elsődleges jelentőségű: a Föld légkörében a mai oxigén szint a növények fotoszintézisének köszönhető, a jelenlegi ökoszisztémában pedig elsődleges producens szervezetekként vannak jelen.

A növényzet vizsgálatának és a róluk alkotott képnek az alapja a növények fotoszintetikus apparátusából következő, fényelnyelési és visszaverési arány változatossága (11.1 ábra).

11.1 ábra: A növényi pigmentek spektrális érzékenysége (Hoffer, 1978 nyomán)

A műholdakról származó adatok alkalmazhatók nagyterületű vegetációtérképezésre, de nem csak a növénysűrűséget lehet vele nyomon követni, hanem az egészségi állapotot is, mert ha valamilyen stressz-hatás éri a növényeket (szárazság, tápanyaghiány, stb.), akkor az anyagcsere intenzitásuk, valamint az azoktól függő spektrális tulajdonságaik is megváltoznak.

Ez a változás sokszor kihat a levelek fényelnyelési sajátosságaira, ami a vegetációs index értékében is megjelenik.

A növényekben elnyelődő fotoszintetikus apparátusa reflektancia elsősorban függ:

• a látható spektrum-tartományban (VIS, kb. 400-700 nm) a levél pigment tartalmától (kl-a, kl-b, karotinoidok, ezek egymáshoz viszonyított aránya),arányos a növénytakaró mennyiségével;

• a közeli infravörösben (NIR) és a rövidhullámú infravörös elején (SWIR) elején (kb. 700-1300 nm) a levél sejtes szerkezetétől (az intercelluláris határfelületeken jelentkező fénytörés miatt),

• a rövidhullámú infravörös (SWIR) nagy részén (1000-2400nm) a levél víztartalmától.

– A SWIR két sávjában (kb. 1300-1500 nm és 1800-2000nm) a légkör víztartalma abszorbeálja a földfelszínről reflektált fényt.

Klorofill-effektus

Jellegzetes és a távérzékelés szempontjából differenciáló jellegű tulajdonság a magasabb rendű növények klorofilltól eredő fluoreszcenciája, a klorofill effektus.

A klorofill antennák a fotoszintetikus centrumok körül elhelyezkedő klorofill molekula csoportok strukturális egysége, amelyek által az elnyelt fényenergia továbbítódik. A klorofill antennát ért fénykvantum gerjeszti a molekulát, és az lényegében két különböző úton adhatja le a gerjesztési energiát: vagy átadja a szomszédos molekulának, vagy elektromágneses sugárzás formájában kisugározza. A kisugárzás fluoreszcencia útján történik, melyre érvényes a Stokes-féle szabály: az emittált fotonok energiája kisebb a gerjesztő fotonok energiájánál, azaz a lumineszcencia-fény hullámhossza nagyobb a gerjesztő fény hullámhosszánál. A klorofill molekula az elnyelt fénynek a fotoszintézisben nem hasznosított részét közeli infravörös sugárzás formájában sugározza ki.

Így a fluoreszcencia útján nyomon követhetjük a fényenergia kémiai energiává alakulásának fokát, az asszimiláció környezeti, faji és évszakonkénti jellegzetességeit. A fotoszintézis a klorofill tartalomnak is függvénye. Hozzá kell tenni azonban, hogy a többi pigment spektrális érzékenységét is minden esetben figyelembe kell venni.