The effect of forest canopy on remote sensing observations in the boreal region

Kaukokartoitusmenetelmiä käytetään usein pohjoisten alueiden prosessien seurannassa. Tyypillisiä satelliittiantureita tähän tarkoitukseen ovat synteettisen apertuurin tutkat (SAR), optiset ja passiiviset mikroaaltoanturit. Monet seurannan alla olevista kohteista ovat kuitenkin metsän peitossa. Kasvillisuus, ja erityisesti metsän latvusto vaikuttavat merkittävästi säteilyn etenemiseen, varsinkin yleisimmin käytetyillä mikroaalto- ja optisilla aallonpituuksilla. Näin ollen, jotta luotettavia arvioita maanpäällisistä geofysikaalisista ilmiöistä voitaisiin saada, on syytä huomioida kasvillisuuden vaikutuksia havaittuun säteilyyn. Sähkömagneettisen säteilyn vuorovaikutusta puuston kanssa selittäviä malleja on jo kehitetty, mutta monet niistä ovat liian monimutkaisia ja vaativat runsaasti oheistietoa. Käytännön sovelluksiin suositaan siksi yksinkertaisia malleja. Tämän opinnäytetyön tavoitteena on lisätä ymmärrystä siitä, miten kasvillisuus ja etenkin metsän latvusto vaikuttavat kaukokartoitushavaintoihin pohjoisella havumetsävyöhykkeellä. Painopiste on pääasiassa SAR-tutkissa, mutta myös passiivisia mikroaalto- ja optisia antureita tutkitaan. Yksinkertaisen nollakertomallin kykyä simuloida kasvillisuuden vaikutusta kaukokartoitussignaaliin arvioidaan ensin analysoimalla optisen-, SAR- ja passiivisen mikroaaltoinstrumentin kaukokartoitushavaintoja. Sitten kasvillisuuden vaikutusta SAR-kaukokartoitukseen tutkitaan yksityiskohtaisemmin kahden käytännön sovelluksen avulla; tulvien kartoittaminen eri metsäolosuhteissa ja maaperän jäätymisen/sulamisen havaitseminen havumetsävyöhykkeen metsissä. Tulokset osoittavat, että suhteellisen yksinkertaisesta mallista huolimatta sähkömagneettisten signaalien käyttäytymistä metsien latvustossa onnistuttiin arvioimaan hyvin. Sekä hyvän arviointitarkkuuden että yksinkertaisuuden vuoksi esitettyä mallia voidaan pitää soveltuvana lähes reaaliaikaisissa seurantasovelluksissa. Tulvat havaittiin hyvin avoimilla alueilla veden pinnalla tapahtuvan peiliheijastuksen, sekä tiheissä metsissä tulvan pinnan ja puiden runkojen välisen kaksinkertaisen sironnan ansiosta. Matala- ja harvapuustoisilla metsäalueilla tulvien havaitseminen oli kuitenkin vaikeampaa. Metsän takaisinsirontamalli pystyi erottamaan maan pinnalta ja puustosta peräisin olevat takaisinsirontaosuudet, mikä mahdollisti routaantuneen ja sulan maaston tunnistamisen metsissä.