‫טל כץ‬
‫בהנחיית ד"ר נעם לוין‬
‫המחלקה לגיאוגרפיה‪ ,‬האוניברסיטה העברית‬
‫‬
‫* חישה מרחוק של צומח‬
‫* המחקר על צמחייה בתחום התרמי ושיטות מדידה‬
‫* המחקר הנוכחי‪:‬‬
‫מטרות המחקר‬
‫מתודולוגיה‬
‫תוצאות ראשוניות‬
‫‬
‫‬
‫* בחישה מרחוק צמחייה נבחנת בשתי רמות‪( :‬א) רמת העלה‬
‫הבודד‪ ,‬כאשר בליעת הקרינה בצמח מתבצעת על ידיו‪ .‬מדידה‬
‫בתנאי מעבדה ושטח‪( .‬ב) רמת החפה‪ .‬מדידה בתנאי שטח ומדידות‬
‫אוויריות‪/‬לווייניות‪.‬‬
‫* רוב המחקר עד כה של צמחייה מתמקד בתחום הנראה‪ ,‬הא"א‬
‫הקרוב והא"א הבינוני של הספקטרום האלקטרומגנטי‪.‬‬
‫* התחום התרמי של חישה מרחוק (‪ )TIR‬כולל את תחום ה‪-‬‬
‫שהוא בין ‪ 8-14‬מיקרון‪ .‬התחום הזה ‪Long wave infrared‬‬
‫הוא החלון האטמוספרי התרמי‪.‬‬
‫* שדה האנרגיה הספקטראלית הכולל העוזב אובייקט יבשתי באורכי‬
‫גל גדולים מ‪ 3-‬מיקרון נשלט על ידי קרינה עצמית שנפלטת‬
‫מהמטרות‪ ,‬מאובייקטים ברקע ומהאטמוספרה‪.‬‬
‫משוואת המעבר הרדיומטרית בתחום התרמי‪:‬‬
‫אמסיביות‪:‬‬
‫* בשנות ה‪ 50-‬התחילו המחקרים הראשונים על צמחייה בתחום‬
‫התרמי בשימוש בכלים מולטי‪-‬ספקטראליים עם יכולות חיישן נמוכות‪.‬‬
‫* בשנות ה‪ 80-‬נעשו המדידות ההיפר‪-‬ספקטראליות הראשונות של‬
‫על צמחייה‪ ,‬והראו ‪Directional-hemispherical reflectance‬‬
‫שניתן לראות מאפיינים ספקטראליים ספציפיים של צמחיה בתחום‬
‫התרמי‪ .‬שיטת מדידה זו נותנת את אמסיביות המטרה בפשטות‪.‬‬
‫האתגרים והבעיות המביאות למחקר דל בתחום התרמי של הצמחייה‪:‬‬
‫* יחסית יש קצת מעבדות שיש להן את הציוד שמאפשרת מדידות החזרה תרמית או‬
‫אמסיביות של צמחים באיכות טובה‪.‬‬
‫* השונות הספקטראלית והאמסיבית בצמחים היא מעודנת ומורכבת‪ .‬השונות מייצגת‬
‫גורמים של פיזיולוגיית הצמח וכימיה‪-‬אורגנית שלא מוכרים לחוקרי החישה מרחוק‪.‬‬
‫* על מנת להצליח לראות שוני ספקטראלי‪ ,‬חיישנים מוטסים או לווייניים חייבים להיות‬
‫בעלי‪ SNR‬גבוה‪ ,‬בנוסף ליכולות רזולוציה מרחבית וספקטראלית גבוהה‪.‬‬
‫* ההחזרה של עלים ירוקים היא קטנה מאוד‪.‬‬
‫* גורמים רבים משפיעים על טמפרטורת הצומח‪ ,‬כגון המאפיינים שלו‪ ,‬תנאי מזג אוויר‬
‫ועוד‪ .‬לצמחיה יש אינרציה תרמית נמוכה‪.‬‬
‫השונות הספקטראלית והאמסיבית בצמחים היא מעודנת‬
‫גרף סטטיסטי מסכם של ‪ 17‬מיני צמחיה‬
‫מהספרייה הספקטראלית‪-‬אמסיבית‬
‫‪ UCSB‬של ‪.MODIS‬‬
‫גרף סטטיסטי מסכם של ‪ 22‬סלעים מהספרייה‬
‫הספקטראלית‪-‬אמסיבית ‪ IGN_CRS‬אשר בתכנת‬
‫‪ .ENVI‬‬
‫* מחקרים מועטים נעשו בנושא בשנות ה‪ 90-‬ובעשור האחרון‪,‬‬
‫אך חיישנים חדשים בעלי יכולת ‪ SNR‬גבוהה‪ ,‬וטכניקות חדשות לעיבוד‬
‫המידע מאפשרים יכולת מחקר טובה יותר בתחום‪.‬‬
‫* מובילה בתחום היא ד"ר ריבריו דה לוז‪ ,‬אשר ניסתה מספר שיטות‬
‫ודרגות מדידה על צמחיה‪ .‬היא בדקה צמחייה ברמת העלה וחופת‬
‫העץ על ידי מדידות ‪ ,DHR‬מדידות ‪ATR (Attenuated total‬‬
‫המאפשרת מדידה של עבירות של פני השטח של ) ‪Reflectance‬‬
‫העלה (עומק של כמה מיקרונים)‪ ,‬מדידות שטח ומדידות אוויריות‪.‬‬
‫המחקר של ריבריו דה לוז ‪ -‬תוצאות‬
‫המחקר של ריבריו דה לוז ‪ -‬תוצאות‬
‫המחקר של‬
‫‪)Ullah‬‬
‫‪Ullah‬‬
‫* מדידות אמסיביות של מיני צמחייה ללא הבנה ביולוגית וכימית של‬
‫מאפייני הצמח‪ ,‬ובחינה סטטיסטית מקיפה של ההבדלים בין המינים‬
‫השונים‪ .‬הראו כי יש הבדל סטטיסטי מובהק בתחום התרמי‪.‬‬
‫* בחינת צמחיית עצים ישראלית נבחרת באופן היפרספקטראלי בתחום‬
‫התרמי עם שלושה חיישנים קרקעיים שיש בארץ על מנת לראות את‬
‫היכולות שלהם‪ .‬המדידות יתבצעו בתנאי שטח‪ ,‬ובאם יתאפשר אולי‬
‫ותהיה גם מדידה אווירית‪ .‬בנוסף‪ ,‬תתבצע מדידה של הצמחים בתחום‬
‫הרפלקטיבי‪.‬‬
‫* בחינת מתודולוגיית מדידה אופטימאלית בתחום התרמי של צמחייה‪.‬‬
‫סעיף זה כולל את שלב עיבוד התמונה‪ ,‬כלומר גם בחינת שיטות הפרדה‬
‫של טמפרטורה‪-‬אמסיביות ואת התיקון אטמוספרי לאחר המדידות‪.‬‬
‫* ניסיון סיווג בין מיני צמחייה שונים לפי ספקטרום האמסיביות שלהם‪.‬‬
‫הסיווג יהיה בסקלות שונות‪ .‬הבחנה בין מיני צמחייה שונים הינה בעלת‬
‫חשיבות אקולוגית כמו במקרה של זיהוי מינים פולשים‪.‬‬
‫* השוואה לתוצאות מדידות תרמיות היפרספקטראליות ממחקרים‬
‫אחרים וניסיון איתור מאפייני חומרים כגון תאית‪ ,‬ליגנין ועוד‪.‬‬
‫חיישנים‬
‫* המדידות יתבצעו עם שלושה חיישנים היפרספטראליים‪-‬תרמיים‬
‫קרקעיים עם תחום אורכי גל בין ‪ 8-12/14‬מיקרון (החלון האטמוספרי)‬
‫החיישן להיט (‪SPECIM-LWIR HR‬‬
‫‪S‬‬
‫תנאי שטח ואוויר‬
‫)‪CI) SR-5000 (CI‬‬
‫תנאי שטח מוגבלים תנאי מעבדה שטח מוגבלים‬
‫שלבי עבודה‬
‫מדידות של עלים וקליפות עצים ישראליים נבחרים (כגון זית אירופאי‪,‬‬
‫אקליפטוס‪ ,‬אלון מצוי‪ ,‬שיטה מכחילה‪ ,‬אורן ירושלים‪ ,‬ברוש מצוי ועוד)‬
‫עיבוד המידע (ניקוי רעשים‪ ,‬הפרדת טמפרטורה‪-‬אמסיביות‪ ,‬תיקון‬
‫אטמוספרי באם יש צורך וכדומה)‬
‫בחינה סטטיסטית של השוני בין מיני צמחייה מבחינת ספקטרום‬
‫האמסיביות בסקלות שונות‬
‫השוואה בין תוצאות החיישנים השונים‪ ,‬השוואה בין התוצאות הללו‬
‫לתוצאות מחקרים אחרים‪ ,‬וניסיון איתור חומרים ספציפיים שבצמח‬
SR-5000
Specim-LWIR HR