Füüsikaosakond | Teadus- ja õppetöö | Aineprogrammid

Taimkatte kaugseire (FKKF.01.001)

Ingliskeelne nimetus:	Remote Sensing of Vegetation
Õppeaste:	bakalaureuseõpe, magistriõpe
Kohustuslik õppekavades:
Valikaine õppekavades:	Füüsika 4., Füüsika mag, Keskkonnatehnoloogia: ülem
Kohustuslikud eeldusained:
Soovitatavad eeldusained:
Vastutav(ad) õppejõud:	külalisprofessor Tiit Nilson
Instituut:	FKKF
Osalejate piirarv:	15
Kontrolli vorm:	eksam (suuline)
Aine maht:	2.0 AP
Loenguid:	16h
Harjutustunde/seminare:	4h
Praktilisi töid:	12h
Iseseisvat tööd:	48h
Kontrolltöid:	-
Referaate:	1
Aineveeb:	-

Aine sisu lühikirjeldus

Antakse ülevaade kaasaegsest kaugseiretehnikast, taimkatte kaugseire füüsikalistest alustest ja kaugseire rakendamisest taimkatte uurimisel. Praktilise tööna töödeldakse personaalarvutil programmipaketi IDRISI abil kosmoseülesvõtteid Eesti territooriumist. Aine on mõeldud keskkonnafüüsika suuna üliõpilastele. Aine on kohustuslik keskkonnaseire tehnoloogia kitsama eriala valinud üliõpilastele.

Auditoorse töö ajakava

1. Taimelehtede optilised omadused (1h)

• Taimelehe struktuur
• Peamised neeldumist põhjustavad ained taimelehes ja nende neeldumisspektrid
• Taimelehe optilised mudelid

2. Muldade optilised omadused (1h)

• Muldade keemiline koosseis ja selle mõju mulla heledusele
• Muldade niiskusesisaldus ja selle mõju
• Mullaosakeste suurus ja mullapinna karedus
• Muldade optilised mudelid

3. Taimkatte struktuur ja selle kirjeldamine (2h)

• Taimeelementide (lehtede) pindala ruumtihedus ja lehepinnaindeks
• Taimeelementide (lehtede) kaldenurkade ja asimuudi jaotusseadus
• Katteväärtus. Puistu liitus
• Taimkatte läbipaistvus
• Arvutisimuleeritud taimed ja taimekooslused

4. Kiirguslevi taimkattes ja selle mudelid (2h)

• Kirchoffi lähendus
• Kiirguslevivõrrand taimkattes ja selle lahendamine
• Monte-Carlo meetod
• Taimkatte heleduse mudelid

5. Multispektraalsed indeksid ja nende kasutamine (1h)

• Suhte indeksid ja NDVI
• Lineaarsed indeksid

6. Metsade kaugseire (1h)

• Puistu heleduse olenevus puistu parameetritest
• Metsa heleduse mudelid ja nende kasutamine
• Kaugseire meetodite koht metsade monitooringu süsteemis
• Metsakahjustuste ja raiete avastamine

7. Kõrglahutusega spektraalanaüüsi ja fluorestsentsi kasutamine (2h)

• Taimelehtede ja taimkatte klorofüllisisalduse määramine
• Taimelehtede veesisalduse määramine
• Ksantofülli tsükli kaugseire
• Fluorestsentsi kasutamine kaugseires. Kautsky efekt

8. Pöördülesannete lahendamine taimkatte parameetrite hindamiseks kaugseire mõõtmistulemuste alusel (2h)

• Nn. sihtfunktsioon ja pöördülesande taandamine otsese ülesande lahendamisele
• Pöördülesannete näiteid

9. Paljukanalilise skanneri pilditöötlus (2h)

• Pilditöötluse ja GIS paketid. Programmipakett IDRISI
• Multispektraalse pildi klassifitseerimise meetodid

10. Satelliidipiltide atmosfäärikorrektsioon (1h)

• Skanneri absoluutse kaliibrimise arvestamine
• Atmosfääri mõju väljataandamine
• Programmipakett 6S

11. Muutuste avastamise meetodid (1h)

• Piltide vastastikuse suhtelise kaliibrimise meetod
• Satelliidipiltide aegridade analüüs

Seminarid (4h):
1 suuline ettekanne ja 1 kirjalik referaat

Pilditöötluse praktikumi tööd (12h):

1. Programmipakett IDRISI, pilditöötluse põhivõtted
2. Satelliidipildi klassifitseerimine ilma õpetava valimita
3. Satelliidipildi klassifitseerimine õpetava valimiga
4. Satelliidipildi analüüs koos (metsandusliku) andmebaasiga
5. Muutuste kindlakstegemine kahe satelliidipildi võrdlemise abil

Pilditöötluse praktikumis töödeldakse personaalarvutil programmipaketi IDRISI abil kosmoseülesvõtteid Eesti territooriumist.

Iseseisva töö teemad:

1. Kaugseire füüsikalised alused

Kiirguse spekter. Atmosfääri spektraalne läbipaistvus

Heledus, heleduskoefitsient, kiirgustemperatuur, polarisatsioon

2. Kaugseiretehnika ja rahvusvahelised kaugseireprogrammid

Radiomeeter

Paljukanaliline skanner

Spektromeeter, kujutise spektromeeter

Infrapunane radiomeeter

Mikrolaineradiomeeter, radar

Rahvusvahelised taimkatte kaugseire programmid

3. Põllukultuuride kaugseire

Põllukultuuride heleduskoefitsientide sesoonne käik ja selle seos taimede fenofaasidega

Heleduskoefitsientide olenevus lehepinnaindeksist ja katvusest

Kaugseire rakendamine nn. täppispõllunduses

4. Looduslike taimkatete kaugseire

Taimkatte parameetrite globaalne seire

Märgalade ja looduslike rohumaade kaugseire

Raiesmikukoosluste kaugseire

5. Helduskoefitsientide suundolenevus. Peegeldunud kiirguse polarisatsioon

Nn. opositsiooniefekt ja selle füüsikaline sisu

Helduskoefitsientide suundolenevuse mõõtmine ja kasutamine.

Taimkattelt peegeldunud kiirguse polarisatsioon, selle mõõtmine ja tulemuste kasutamine

6. Taimkatte termiline sondeerimine. Mikrolainepiirkonna kaugseire

Taimelehe energiabilansi võrrand

Termilise sondeerimise rakendusi

Mikrolainepiirkonna passiivse ja aktiivse kaugseire tulemusi

Kirjandus

1. T. Nilson, 1993. Taimkatte kaugseire alused. TÜ keskkonnafüüsika instituut, biogeofüüsika õppetool, Tartu, 96 lk. (konspekt, olemas vaid 5 eks, küsida T. Nilsonilt).
2. T. Nilson, 1994. Metsade kaugseire alused. Metsanduslikud mudelid. Eesti Metsaamet, EPMÜ metsakorralduse instituut, Tartu, 160 lk. (saab osta EPMÜ metsandusteaduskonnast).
3. J. R. Eastman. IDRISI for Windows User's Guide, version 1.0, May 1995, Clark Labs for Cartographic Technology and Geographic Analysis, Clark Univ.

Peale nende on õpikutena kasutatavad mitmed ingliskeelsed raamatud, sealhulgas:

1. T. M. Lillesand and R. F. Kiefer, 1979. Remote Sensing and Image Interpretation. Wiley, N.Y., 721 pp.
2. E. C. Barret and L. F. Curtis, 1992. Introduction to Environmental Remote Sensing (Third edition). Chapman & Hall, London, 426 pp.

Jooksva kontrolli osakaal eksamihindes, eksamile pääsemise tingimused

Seminariettekanne: 1 kirjalik + 1 suuline.
Kumbki ettekanne moodustab 20% eksamihindest, 2 tööd kokku seega 40%. Ülejäänud 60% moodustab eksam.

Võlgnevuste likvideerimise võimalused

Kirjaliku ettekande kordussooritus on võimalik üks kord enne eksamit. See toimub väljaspool ordinaarset õppetööd.
Eksami kordussooritus on võimalik üks kord enne semestri lõppu ja täiendavalt veel üks kord enne uut registreerumist ainele.

www@physic.ut.ee