Remote sensing of post-restoration changes in hydrology and vegetation in boreal peatlands
Isoaho, Aleksi (2024-12-23)
© University of Oulu, 2025. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited. © Oulun yliopisto, 2025. Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
https://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202411286953
Kuvaus
Tiivistelmä
Globally, peatlands have been largely degrading in recent decades, and large restoration goals have therefore been set. However, the determination of the success of the restoration measures requires active monitoring and new tools. Traditional methods are labour-intensive and collect data only from a small area, which is why remote sensing (RS) has been proposed as a monitoring tool.
I assess different RS methods that can be used for peatland monitoring. First, I apply optical, thermal, and topographical data collected from uncrewed aerial vehicles (UAVs) and field-measured water table (WT) measurements to construct high spatial resolution WT maps to see if the restoration impact can be seen in a spatial scale. Second, I utilise multitemporal optical and radar satellite imagery and field-measured WT to upscale hydrological post-restoration changes over the open parts of entire aapa mires. Third, I merge multitemporal optical satellite imagery and large-scale vegetation inventories to test if temporal post-restoration vegetation monitoring is feasible with RS.
The results indicate that optical and thermal data from UAVs can be used to monitor spatial changes in WT, while topographical variables do not function properly. Additionally, optical and radar satellite imagery can be used to conduct spatiotemporal monitoring of WT over the open parts of an entire aapa mire, while showing that the restoration impact is not uniform across the landscape. Optical satellite observations also show promise in vegetation monitoring of peatlands with low tree cover, while changes in high tree cover sites are not monitorable.
The tested RS methods can be used to complement and upscale, and in some cases even replace, traditional field monitoring. Monitoring changes in hydrology and vegetation can be done in relatively wet and treeless areas. The multitemporal RS approaches developed in these studies show considerable promise when average conditions within certain time windows are assessed. Finally, straightforward practical RS applications can be implemented based on the developed methods.
Soiden tila on globaalisti ja laajalti heikentynyt viimeisten vuosikymmenten aikana. Tämän takia on asetettu laajoja ennallistamistavoitteita. Ennallistamisen onnistumisen todentaminen vaatii kuitenkin aktiivista seurantaa ja uusia työkaluja. Perinteiset menetelmät ovat työläitä ja keräävät aineistoa ainoastaan pieneltä alueelta, minkä takia kaukokartoitusta on ehdotettu seurantamenetelmäksi.
Arvioin erilaisia kaukokartoitusmenetelmiä, joita voidaan käyttää soiden seurantaan. Ensimmäiseksi käytän droneilla kerättyä optista, lämpökamera- ja topografista aineistoa sekä kenttämitattua vedenpinnan tasoa korkearesoluutioisten vedenpinnan tason karttojen luomiseen nähdäkseni, voiko ennallistamistoimenpiteiden vaikutus näkyä alueellisessa mittakaavassa. Toiseksi hyödynnän moniaikaisia optisia ja tutkasatelliittikuvia sekä kenttämitattua vedenpinnan tasoa skaalatakseni ennallistamisen jälkeisiä hydrologisia muutoksia koko aapasuokompleksien avoimille osille. Kolmanneksi yhdistän moniaikaisia optisia satelliittikuvia laajojen kasvillisuusinventointien kanssa testatakseni, onko ennallistamisen jälkeinen kasvillisuusseuranta toteutettavissa kaukokartoituksella.
Tulosten perusteella droneilla kerättyä optista ja lämpökamera-aineistoa voidaan käyttää alueellisen vedenpinnan tason muutosten seurantaan, kun taas topografiset muuttujat eivät toimineet kunnolla. Optisia ja tutkasatelliittikuvia voidaan käyttää alueellisajalliseen seurantaan aapasuokompleksien avoimilla osilla, ja samalla havaitsin, että ennallistamisen vaikutus on alueellisesti epätasainen. Optiset satelliittikuvat ovat lupaavia kasvillisuuden seurannassa vähäpuisilla soilla mutta puustoisten soiden kasvillisuusseurantaan ne eivät sovellu.
Testatuilla kaukokartoitusmenetelmillä voidaan täydentää, skaalata ja jossain tapauksissa jopa korvata perinteistä kenttäseurantaa. Kasvillisuuden ja hydrologian seurantaa voidaan tehdä suhteellisen märillä ja puuttomilla soilla. Tutkimuksissa kehitetyt moniajalliset kaukokartoituslähestymistavat ovat lupaavia, kun tarkastellaan keskimääräisiä olosuhteita tietyillä aikajaksoilla. Kehitettyjen menetelmien avulla voidaan toteuttaa suoraviivaisia käytännön sovelluksia.
Original papers
-
Isoaho, A., Ikkala, L., Marttila, H., Hjort, J., Kumpula, T., Korpelainen, P., & Räsänen, A. (2023). Spatial water table level modelling with multi-sensor unmanned aerial vehicle data in boreal aapa mires. Remote Sensing Applications: Society and Environment, 32, 101059. https://doi.org/10.1016/j.rsase.2023.101059 https://doi.org/10.1016/j.rsase.2023.101059
-
Isoaho, A., Ikkala, L., Päkkilä, L., Marttila, H., Kareksela, S., & Räsänen, A. (2024). Multi-sensor satellite imagery reveals spatiotemporal changes in peatland water table after restoration. Remote Sensing of Environment, 306, 114144. https://doi.org/10.1016/j.rse.2024.114144 https://doi.org/10.1016/j.rse.2024.114144
-
Isoaho, A., Elo, M., Marttila, H., Rana, P., Lensu, A., & Räsänen, A. (2024). Monitoring changes in boreal peatland vegetation after restoration with optical satellite imagery. Science of The Total Environment, 957, 177697. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.177697 https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.177697
Osajulkaisut
-
Isoaho, A., Ikkala, L., Marttila, H., Hjort, J., Kumpula, T., Korpelainen, P., & Räsänen, A. (2023). Spatial water table level modelling with multi-sensor unmanned aerial vehicle data in boreal aapa mires. Remote Sensing Applications: Society and Environment, 32, 101059. https://doi.org/10.1016/j.rsase.2023.101059 https://doi.org/10.1016/j.rsase.2023.101059
-
Isoaho, A., Ikkala, L., Päkkilä, L., Marttila, H., Kareksela, S., & Räsänen, A. (2024). Multi-sensor satellite imagery reveals spatiotemporal changes in peatland water table after restoration. Remote Sensing of Environment, 306, 114144. https://doi.org/10.1016/j.rse.2024.114144 https://doi.org/10.1016/j.rse.2024.114144
-
Isoaho, A., Elo, M., Marttila, H., Rana, P., Lensu, A., & Räsänen, A. (2024). Monitoring changes in boreal peatland vegetation after restoration with optical satellite imagery. Science of The Total Environment, 957, 177697. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.177697 https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.177697
Kokoelmat
- Avoin saatavuus [38841]