<p>The remote sensing technology is increasingly being used to study land use and vegetation cover changes and identify changes that has occur through different land use activities which may have negative impact on the sustainability of the environment, biodiversity protection and conservation. With increase in population growth rate in Sudan, there has been an increase for food crop production with agriculture playing a prominent role in livelihood security for the increasing population.</p><p> </p><p>The increase use of irrigation and mechanisation has brought about an increase in demand for agricultural land use in Sudan with the conversion of other land use types and vegetation for agricultural land use. This does have effect and impact on the vegetation and environment with the country highly exposed to the incidence of environmental and social hazards and disasters including drought and desertification, deforestations, floods, loss of biodiversity, ethnic conflicts and poverty.</p><p> </p><p>The research study work focused on agricultural land use changes in the country with the aim of investigating the agricultural land use changes that has occurred in the country from 1986 to 2002 using the remote sensing technique. This is important for agricultural land use planning and sustainability monitoring to reduce the negative impact of agricultural land use for crop production and increase long term resource use and environmental sustainability. Two remote sensing methods were used for the classification analysis to identify the land use changes namely the NDVI and the parallelepiped classification techniques. The NDVI method was used to identify the changes in the agricultural land use vegetation cover classes and determine the magnitude of changes in land area use that has occurred from 1986 to 2002 when the former and latter remote sensing images were acquired. The parallelepiped classification technique was however used to identify the aggregate agricultural land use changes in the area of study and conversion to and from other categories of land use. A qualitative analytic technique was also used to identify the possible causes of the changes that have occurred in Sudan in the study period using empirical materials.</p><p> </p><p>The research study result gives information on the role the remote sensing technology can play in analyzing land use cover changes for agricultural land use sustainability monitoring.</p>

The aim of this work was to use remote sensing data from the MODIS instrument of the Terra satellite to detect bush fires in Australia. This included preprocessing the demodulator output, bit synchronization and reassembly of data packets. IMAPP was used to do the geolocation and data calibration. The fire detection used a combination of fixed threshold techniques with difference tests and background comparisons. The results were projected in a rectangular latidue/longitude map to remedy the bow tie effect. Algorithms were implemented in C and Matlab. It proved to be possible to detect fires in the available data. The results were compared with fire detection done done by NASA and fire detections based on other sensors and found to be very similar. / Das Ziel dieser Arbeit war die Nutzung von Fernerkundungsdaten des MODIS Instruments an Bord des Satelliten Terra zur Erkennung von Buschfeuern in Australien. Das schloss die Vorverarbeitung der Daten vom Demodulator, die Bitsynchronisation und die Umpacketierung der Daten ein. IMAPP wurde genutzt um die Daten zu kalibrieren und zu geolokalisieren. Die Feuererkennung bedient sich einer Kombination von absoluten Schwellwerttests, Differenztests und Vergleichen mit dem Hintergrund. Die Ergebnisse wurden in eine rechteckige Laengen/Breitengradkarte projiziert um dem BowTie Effekt entgegenzuwirken. Die benutzten Algrorithmen wurden in C und Matlab implementiert. Es zeigte sich, dass es moeglich ist in den verfuegbaren Daten Feuer zu erkennen. Die Ergebnisse wurden mit Feuererkennungen der NASA und Feuererkennung die auf anderen Sensoren basieren verglichen und fuer sehr aehnlich befunden.

The objective of this study was to assess if new cloud datasets, namely horizontal fields of integrated cloud parameters and transects of cloud profiles becoming available from current and future satellites like MODIS and CloudSAT as well as EarthCARE will allow for the reconstruction of three-dimensional cloud fields. Because three-dimensional measured cloud fields do not exist, surrogate cloud fields were used to develop and test reconstruction techniques. In order to answer the question if surrogate cloud fields may represent real cloud fields and to evaluate potential constraints for cloud field reconstruction, statistics of surrogate cloud fields have been compared to statistics of various remote sensing retrievals. It has turned out that except for cloud droplet effective radius, which is too low, other cloud parameters are in line with parameters derived from measurements. The reconstruction approach is divided into two parts. The first one deals with the reconstruction of the cloud fields. Three techniques with varying complexity are presented constraining the reconstruction by measurements to various degrees. Whereas the first one applies only information of a satellite radiometer, the other two constrain the retrieval also by profile information measured within the domain. Comparing the reconstruction quality of the approaches, there is no superior algorithm performing better for all cloud fields. This might be ascribed to liquid water content profiles of the surrogate cloud fields close to their adiabatic reference. Consequently, the assumption of adiabatic liquid water content profiles of the first scheme yields adequate estimates and additional information from profiles does not improve the reconstruction. The second part of the reconstruction approach addresses the reconstruction quality by comparing parameters of radiative transfer describing photon path statistics as well as reflectances. Therefore three-dimensional radiative transfer simulations with a Monte Carlo code were carried out for the surrogate cloud fields as well as for the reconstructed cloud fields. It was assumed that deviations of the parameter simulated for the reconstructed cloud and the surrogate cloud field are smaller when reconstruction is more accurate. For parameter describing photon pathes it has been found that only deviations of geometrical pathlength statistics reflect the reconstruction quality to a certain degree. Deviations of other parameters like photon penetration depth do not allow for either assessing local differences in reconstruction quality by an individual reconstruction scheme or to infer the most appropriate reconstruction scheme. The differences in reflectances do also not enable to evaluate reconstruction quality. They prevent from gaining insight in local accuracy of reconstruction due to effects like horizontal photon transport weakening the relations between microphysical as well as optical properties and reflectances of the column. In order to address these effects, grids of various complexity, derived by applying photon path properties, were used to weight deviations of cloud properties when analyzing the relationships. Unfortunately, there is no increase of explained variance due to the application of the weighting grids. Additionally, the sensitivity of the results to the model set-up, namely the spatial resolution of the cloud fields as well as the simplification and neglection of ancillary parameters, were analyzed. Though one would assume a strengthening of relationships between deviations of cloud parameters and deviations of reflectances due to more reliable sampling and reduced inter-column transport of photons when column size increases, there is no indication for resolutions where an assessment of the reconstruction quality by means of reflectance deviations becomes feasible. It also has been shown that inappropriate treatment of aerosols in the radiative transfer simulation impose an error comparable in magnitude to differences in reflectances due to inaccurate cloud field reconstruction. This is especially the case when clouds are located in the boundary layer of the aerosol model. Consequently, appropriate aerosol models should be applied in the analysis. May be due to the low surface reflection and the high cloud optical depths, the representation of the surface reflection function seems to be of minor importance. Summarizing the results, differences in radiative transfer do not allow for the assessment of cloud field reconstruction quality. In order to accomplish the task of cloud field reconstruction, the reconstruction part could be constrained employing information from additional measurements. Observational geometries enabling to use tomographic methods and the application of additional wavelengths for validation might help, too. / Ziel der Arbeit war die Evaluierung inwieweit Datensätze von Wolkenparametern, horizontale Felder integraler Wolkenparameter und Schnitte vertikal aufgelöster Parameter, zur Rekonstruktion dreidimensionaler Wolkenfelder genutzt werden können. Entsprechende Datensätze sind durch MODIS und CloudSAT erstmals vorhanden und werden zusätzlich mit dem Start von EarthCARE zur Verfügung stehen. Da dreidimensionale Wolkenfelder aus Messungen nicht existieren, wurden zur Entwicklung der Rekonstruktionsmethoden surrogate Wolkenfelder genutzt. Um die Qualität der surrogaten Wolkenfelder abzuschätzen und um mögliche Randbedingungen zur Rekonstruktion aufzuzeigen, wurden Statistiken der surrogaten Wolkenfelder mit denen unterschiedlicher Fernerkundungsprodukte verglichen. Dabei zeigte sich, dass, abgesehen von den gegenüber Messungen zu geringen Effektivradien der Wolkentropfen in den surrogaten Wolkenfeldern, die übrigen Wolkenparameter gut übereinstimmen. Der Rekonstruktionsansatz gliedert sich in zwei Teile. Der erste Teil beinhaltet die Rekonstruktion der Wolkenfelder. Dazu werden drei Techniken unterschiedlicher Komplexität genutzt, wobei die Komplexität durch den Grad der eingebundenen Messungen bestimmt wird. Während die einfachste Technik lediglich Informationen, wie sie aus Messungen mit einem Satellitenradiometer gewonnen werden können, nutzt, binden die anderen Techniken zusätzlich Profilinformationen aus dem beobachteten Gebiet ein. Analysen zeigten, dass keine der Methoden für alle untersuchten Wolkenfelder den anderen Methoden überlegen ist. Dies mag daran liegen, dass die Flüssigwasserprofile der surrogaten Wolkenfelder nur geringfügig von den in der ersten Rekonstruktionsmethode angenommenen adiabatischen Flüssigwasserprofilen abweichen, so dass die Nutzung der Profile kaum zusätzliche Information für die Rekonstruktion liefert. Im zweiten Teil des Rekonstruktionsansatzes wird die Qualität der rekonstruierten Wolkenfelder durch den Vergleich von Parametern des Strahlungstransfers, wie Photonenpfad-Statistiken und Strahlungsgrößen, evaluiert. Dazu wurden sowohl für die surrogaten Wolkenfelder als auch für die rekonstruierten Wolkenfelder dreidimensionale Strahlungstransfersimulationen mit einem Monte-Carlo-Modell durchgeführt. Angenommen wurde hierbei, dass eine bessere Rekonstruktionsqualität durch geringere Abweichungen der betrachteten Strahlungsparameter aus Simulationen mit rekonstruierten und surrogaten Wolkenfeldern gekennzeichnet ist. Bei den Parametern, die die Photonenwege beschreiben, unterstützen lediglich die Abweichungen der geometrischen Photonenweglängen diese These. Weder erlauben die Abweichungen der übrigen Parameter, zum Beispiel der Eindringtiefen, Rückschlüsse auf die lokale Rekonstruktionsqualität der einzelnen Methoden zu ziehen, noch ermöglichen sie die beste Rekonstruktionsmethode zu identifizieren. Auch die Unterschiede der simulierten Reflektanzen können nicht zur Bestimmung der Rekonstruktionsqualität herangezogen werden. Durch Effekte wie horizontale Photonentransporte werden die Zusammenhänge zwischen mikrophysikalischen und optischen Eigenschaften und Reflektanzen der jeweiligen Gittersäule aufgeweicht, und folglich sind keine Rückschlüsse auf die lokale Rekonstruktionsqualität möglich. Um auf entsprechende Effekte einzugehen, wurden für die Analyse Wichtungsfelder unterschiedlicher Komplexität aus Photonenwegeigenschaften generiert, um diese zur Wichtung der Abweichungen der Wolkeneigenschaften zu nutzen. Der Anteil der erklärten Varianz konnte jedoch durch die Nutzung der entsprechenden Wichtungsfelder nicht erhöht werden. Zusätzlich wurden Sensitivitätsstudien hinsichtlich einzelner Vorgaben der Untersuchung durchgeführt. Dazu wurden sowohl der Einfluss der räumlichen Auflösung der Wolkenfelder als auch die Vereinfachung oder Nichtbetrachtung einzelner Modellparameter analysiert. Eine Reduzierung der Auflösung einhergehend mit einem zuverlässigeren Sampling und reduzierten Photonentransport zwischen den Gittersäulen führte zu keinem direkteren Zusammenhang zwischen den Abweichungen der Reflektanzen und den Abweichungen der mikrophysikalischen Eigenschaften. Folglich existiert keine Auflösung, die die Anwendung des Verfahrens ermöglichen würde. Ebenso wurde gezeigt, dass die unzureichende Einbeziehung von Aerosolen bei den Strahlungstransfersimulationen einen Fehler verursachen kann, der in der Größe dem Unterschied der Reflektanzen unzureichender Wolkenfeldrekonstruktionen gleichkommt. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Wolken sich innerhalb der Grenzschicht des Aerosolmodells befinden. Entspechend sollte in solchen Situationen dem verwendeten Aerosolmodell besondere Beachtung geschenkt werden. Hingegen ist der Einfluss des Ansatzes, wie die Bodenreflektion beschrieben wird, eher gering. Dies mag an dem verwendeten Modell mit einer geringen Albedo in Kombination mit optisch dicken Wolken liegen. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die Unterschiede im Strahlungstransfer nicht zur Abschätzung der Rekonstruktionsqualität der Wolkenfelder herangezogen werden können. Um dem Ziel einer dreidimensionalen Wolkenfeldrekonstruktion näher zu kommen, könnten beim Rekonstruktionsteil Informationen aus zusätzlichen Messungen als Vorgaben genutzt werden. Ebenso könnten Beobachtungsgeometrien, welche die Anwendung tomographischer Methoden erlauben, sowie zusätzliche Wellenlängen zur Validierung der Rekonstruktionsergebnisse verwendet werden.

Thesis (M.S.)--Ohio University, November, 2009. / Title from PDF t.p. Includes bibliographical references.

Diss. (sammanfattning) Umeå : Sveriges lantbruksuniversitet, 2010. / Härtill 4 uppsatser.

Thesis (Ph. D.)--Mississippi State University. Department of Entomology and Plant Pathology. / Title from title screen. Includes bibliographical references.

Thesis (Ph. D.)--University of California, San Diego, 2001. / Vita. Includes bibliographical references (leaves 271-277).

Thesis (Ph. D.)--Mississippi State University. Department of Electrical and Computer Engineering. / Title from title screen. Includes bibliographical references.

Thesis (M.A.)--West Virginia University, 2003. / Title from document title page. Document formatted into pages; contains vi, 65 p. : ill., maps (some col.). Includes abstract. Includes bibliographical references (p. 58-61).

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