title: Beobachtung phänologischer Phasen aus dem All
Creators: name: Ressl, Hans
Publisher: name: :none
Year: 2019

description: Diese Studie zielt darauf ab, einen Zusammenhang zwischen der satellitengestützten Landoberflächenphänologie (LSP) und den phänologischen Bodenbeobachtungen (GP) herzustellen, der es schließlich erlauben soll, phänologische Eintrittsdaten aus dem All zu bestimmen. Betrachtete Satellitenprodukte stammen von Sentinel-2 sowie MODIS. In dieser Arbeit werden die Jahre 2016 und 2017 betrachtet, in denen beide Produkte zur Verfügung stehen und miteinander verglichen werden können. Bodenbeobachtungen werden der europäischen phänologischen Datenbank PEP725 entnommen. Wir betrachten Eintrittstermine zweier phänologischer Phasen an verschiedenen Orten sowie die dort bis dahin beobachteten Verläufe des aus Satelliten-Daten abgeleiteten Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) und bestimmen mit verschiedenen Ansätzen charakteristische Werte. Die Eignung dieser Ansätze bzw. der charakteristischen Werte wird durch den Vergleich von geschätzten mit beobachteten phänologischen Eintrittsterminen bewertet. Da uns zwei Jahre zur Verfügung stehen, wird ein Jahr zur Bestimmung der charakteristischen Werte herangezogen mit denen im anderen Jahr die Eintrittstermine geschätzt und mit den tatsächlich beobachteten verglichen werden (und vice versa). Neben der zeitlichen Validierung der Ansätze, evaluieren wir auch deren räumliche Abhängigkeit. Als phänologische Phasen betrachten wir den Laubaustrieb von Birke und Buche, da für diese Phasen die PEP725-Bodenphänologiedatenbank eine große Anzahl von Beobachtungen bereitstellt. Die in dieser Arbeit durchgeführten und beschriebenen Analysen zeigen, dass zum gegenwärtigen Zeitpunkt eine physikalisch konsistente Bewertung der zur oben beschriebenen Kopplung zwischen LSP und GP verwendeten Ansätze nur auf Grundlage der MODIS-Daten erfolgen kann. Ergebnisse der zeitlichen Validierung zeigen eine ausgeprägte Abhängigkeit von der Region. Dieses Verhalten findet sich auch bei der räumlichen Leistungsbewertung wieder, wobei die Region in der die höchsten Werte der Gütemaße erreicht werden, auch jene ist, in der die zeitliche Validierung beste Ergebnisse liefert. In beiden Fällen wird die höchste Leistung mit demselben Kopplungsverfahren erzielt. Zusammenfassend gesehen bleiben die Ergebnisse Großteils hinter den Erwartungen zurück. Dieses Verhalten hat mehrere Ursachen, wie z.B. den Mischpixeleffekt, der der Anlass für die gleichzeitige Betrachtung von Sentinel-2 und MODIS-Daten war, da die Hoffnung bestand, ihn durch die deutlich höhere räumliche Auflösung der Sentinel-2-Produkte reduzieren zu können. Bei den Sentinel-2-Daten hat die geringe zeitliche Auflösung, die einerseits durch den verspäteten Start von Sentinel-2B und andererseits von Wolkenfilterung sowie Fehlen von Satellitenbildern an Zeitpunkten mit vollständiger Bewölkung verursachten Datenlücken induziert ist, keine konsistenten Auswertungen und damit robusten Aussagen zugelassen. Dennoch deuten durchgeführte Analysen das in den Sentinel-2-Daten vorhandene Potential zur Verringerung des Mischpixeleffekts an, sobald eine höher zeitliche Auflösung erreicht ist und Datenlücken geschlossen werden können.