Using statistical inversion for the retrieval of the geophysical parameters from remote sensing data

dc.contributorAalto-yliopistofi
dc.contributorAalto Universityen
dc.contributor.advisorPulliainen, Jouni
dc.contributor.authorKärnä, Juha-Petri
dc.contributor.schoolElektroniikan, tietoliikenteen ja automaation tiedekuntafi
dc.contributor.supervisorHallikainen, Martti
dc.date.accessioned2012-03-12T12:52:12Z
dc.date.available2012-03-12T12:52:12Z
dc.date.issued2010
dc.description.abstractTässä työssä on tutkittu tilastollisen inversion käyttöä geofysikaalisten suureiden estimoinnissa kaukokartoitushavainnoista. Menetelmä on varsin yleispätevä, työssä demonstroitiin menetelmää metsän runkotilavuuden sekä lumipeitteen ominaisuuksien - paksuuden, vesiarvon ja peittoalan - estimoinnissa. Yksi tilastollisen inversion eduista on eri lähteistä tulevien havaintojen yhdistäminen optimaalisesti, koska menetelmä painottaa eri lähteistä tulevia havaintoja niiden tilastollisen tarkkuuden mukaan. Menetelmä pystyy myös tuottamaan estimoimilleen suureille tarkkuusarvion, joka pohjautuu käytettyjen havaintojen sekä mallien tarkkuuteen. Menetelmää on tässä työssä käytetty koko Euraasian laajuisten lumensyvyyskarttojen luomiseen mikroaaltoradiometrihavainnoista, lumen peittoalan estimoimiseen tutka- ja optisista havainnoista, metsän runkotilavuuden estimoimiseen ERS INSAR-havainnoista sekä operatiivisen vesistömallin (WSFS) virtaamaennusteiden parantamiseen tutkahavaintojen avulla. Menetelmä käyttää hyväkseen kaukokartoitusmalleja. Kaukokartoitusmalleina käytettiin Teknillisessä korkeakoulussa kehitettyä lumen mikroaaltoemissiomallia ja metsän mikroaaltosirontamallia sekä Suomen ympäristökeskuksessa kehitettyä lumen reflektanssimallia. Näiden kaukokartoitusmallien lisäksi käytettiin dynaamista ympäristömallia (WSFS), johon assimiloitiin tutkahavaintoja. Edellä mainittujen sovellusten lisäksi työssä kehitettiin myös kaksi ohjelmistoa. Ensimmäinen simuloi monikanavaisen radiometrin havainnoimia kirkkauslämpötiloja testatakseen erilaisia tunnettuja inversioalgoritmeja sekä tilastollista inversiota. Toinen kehitetty ohjelma on yleiskäyttöinen työkalu suureiden estimointiin kaukokartoitushavainnoista tilastollisella inversiolla. Ohjelmaa voi käyttää sellaisenaan tai jonkin kuvankäsittelyjärjestelmän osana.fi
dc.description.abstractIn this thesis the use of statistical inversion method for retrieving geophysical parameters from different remote sensing data was studied. The statistical inversion method is rather universal. In this work it was demonstrated by retrieving the following snow and forest parameters: snow depth, snow water equivalent, snow-covered area and forest stem volume. One of the benefits of the statistical inversion method is that it can combine data from different sources based on their statistical accuracy. The method can also estimate the accuracy of the estimation result based on the accuracy of the input data and the models used. In this work the statistical inversion method was demonstrated by retrieving snow depth of Eurasia from microwave radiometer data, snow covered area from microwave and optical data, forest stem volume from ERS INSAR data, and enhancing the accuracy of the discharge forecasts of the operational watershed simulation and forecasting system (WSFS) using SAR data. The statistical inversion method utilises remote sensing models. The Helsinki University of Technology (HUT) microwave snow emission model, the HUT forest backscattering model, and the optical reflectance model developed at the Finnish Environment Institute were used as such. In addition to these remote sensing models, a dynamic environmental model (WSFS) was used to assimilate SAR measurements to it. In addition to the studies mentioned above, two software applications were developed. The first one was developed to simulate brightness temperatures observed by a multichannel microwave radiometer and to test the performance of the available inversion algorithms and the statistical inversion method. The second software application developed is a general purpose statistical inversion tool that can be used either independently or as a part of an image processing system.en
dc.format.extent95 s. + liitt. 62
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.urihttps://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/3367
dc.identifier.urnURN:NBN:fi:aalto-201206142602
dc.language.isoenen
dc.programme.majorAvaruustekniikkafi
dc.programme.mcodeS-92
dc.publisherAalto-yliopistofi
dc.publisherAalto Universityen
dc.rights.accesslevelopenAccess
dc.subject.keywordkaukokartoitusfi
dc.subject.keywordtilastollinen inversiofi
dc.subject.keywordremote sensingen
dc.subject.keywordstatistical inversionen
dc.titleUsing statistical inversion for the retrieval of the geophysical parameters from remote sensing dataen
dc.titleGeofysikaalisten parametrien estimointi kaukokartoitushavainnoista tilastollista inversiota käyttäenfi
dc.typeG3 Lisensiaatintyöfi
dc.type.dcmitypetexten
dc.type.ontasotLisensiaatintyöfi
dc.type.ontasotLicentiate thesisen
local.aalto.digifolderAalto_04882
local.aalto.idinssi40412
local.aalto.openaccessyes
Files
Original bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
urn013505.pdf
Size:
4.26 MB
Format:
Adobe Portable Document Format