Measuring vegetation health using ground penetrating radar and its correlation with data from spectral radiometer

Abstract

Changes in vegetation can affect our health, the environment and the economy. Understanding this, twenty years ago scientists began to use satellite remote sensors to monitor major fluctuations in vegetation and understand how it affects the environment. Previous work was done using passive sensors and the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), with 1 km2 satellite resolution. In this research the emphasis has been to calculate vegetation health using active sensors such as radar, which dominates a very fine resolution. Wideband radar, Ground Penetrating Radar (GPR), with range from 300MHz to 3GHz with center frequency of 1.5GHz has been implemented obtaining multiple responses for vegetation at various wavelengths. Materials Characteristics in Fourier Domain (MCFD) was developed and its power at multiple wavelengths of the wide-band radar has shown to be a good indicator of vegetation health. The GPR and NDVI values compared favorably with a correlation of -0.97.

Los cambios que sufre la vegetación afectan la salud, el ambiente y la economía. Conscientes de esta realidad, los científicos de hace veinte años comenzaron a utilizar sensores remotos ubicados en los satélites que orbitan el planeta para detectar cambios y fluctuaciones en la salud de la vegetación con el propósito de entender cómo estos cambios afectan el ambiente. En el pasado, se utilizaron sensores pasivos y el Índice Normalizado de Diferencia en la Vegetación (conocido como NDVI por sus siglas en inglés), con una resolución vía satélite de 1Km2 para llevar a cabo estas investigaciones. El énfasis de esta investigación fue poder calcular la salud de la vegetación usando sensores activos como el radar, donde domina una alta resolución. El radar de banda ancha, tal como el Radar de Penetración de la Terreno (GPR, por sus siglas en inglés), con un rango que va desde 300MHz a 3GHz con una frecuencia de centro de 1.5GHz ha sido implementado obteniendo múltiples respuestas respecto a la vegetación, a varios largos de onda. Las Características de Materiales en el Dominio de Fourier (conocido como MCFD, por sus siglas en inglés) fue desarrollada en la investigación y su potencia acumulada en múltiples largos de onda del radar de banda ancha demostraron ser un buen indicador de la salud de la vegetación. Los valores obtenidos con el GPR y el NDVI compararon favorablemente ya que hubo una correlación de -0.97.