Siin lehel on nii kaugseire valdkonna lõputööteemasid puudutavad videod kui ka loetelu koos teemakirjeldustega. Kui sa ei leia teemade seast sellist, mis sind huvitaks, siis võta meie teadlastega ühendust: leiame teema koos! Teadlaste kontaktid leiad siit.
Videotes jagavad Tartu observatooriumi teadlased infot võimalike lõputöö teemade kohta. Videod pärinevad seminarist, kus käsitleti käimasolevaid projekte ja muid võimalusi, kuidas observatooriumi tegemistes kaasa lüüa. Peamiselt on juttu võimalikest bakalaureusetöö teemadest, kuid leidub teemasid, mis sobivad ka magistritööks. Tartu observatooriumi teadlased on valmis juhendama tudengeid kõigis õppeastmetes!
Kõiki lõputööde teemasid näeb alapeatükist "Kõigi kaugseire valdkonna lõputeemade loetelu".
kaasprofessor Erko Jakobson, erko.jakobson [ät] ut.eeüldised kliima analüüsiga seotud teemad
kaasprofessor Krista Alikas, krista.alikas [ät] ut.eesatelliidiandmete kasutamine veekogude seireks
kaasprofessor Jan Pisek, Jan.Pisek [ät] ut.eetaimestiku kaugseire teemad
nooremteadur Mihkel Kaha, mihkel.kaha [ät] ut.eekobraste põhjustatud maastikumuudatuste uurimine satelliidipiltide abil
Teemade vaatamiseks klõpsa valdkonnal.
Koprad on suurimad looduslikud maastikukujundajad Eestis. Nende elupaikade ulatuslikku mõju on näha kosmosest, kasutades keskmise ruumilahutusega optilisi Maa peale vaatavaid satelliite nagu näiteks Sentinel-2 (ESA). Kobraste põhjustatud muutused taimestiku tagasi peegeldunud valguse spektraalses signatuuris, võimaldavad meil satelliidi mõõtmiste abil koguda infot kobraste tegevuste kohta maapinnal.
Kliimamuutused ja liikide väljasuremine on praegusel ajal suurimate globaalsete katsumuste hulgas. Maaseire satelliidid ja Copernicuse programmi teenused võimaldaksid Eestis bioloogilise mitmekesisuse kaitseks ära teha rohkem kui praegustes rakendustes kasutatakse. Töö eesmärk on uurida ja kirjeldada võimalusi, laiendamaks kaugseire kasutust Eestis bioloogilise mitmekesisuse kaitsel.
Uuritakse OCO-2 SIF- (Sun Induced Fluorescence) produktide kasutatavus taimestiku stressi seireks Eestis. Praegu pakub OCO-2 parima ruumilise ja ajalise lahutusega SIF-produkte, aga aastaks 2022 on planeeritud ka ESA FLEX missiooni start, mis avab selles vallas täiesti uued võimalused. Seega on tegemist tulevikku silmas pidades väga perspektiivika uue uurimissuunaga!
Töö eesmärk on põldude piiride automaattuvastuse ja -kontrollimise metoodika arendamine. Algandmeteks on Eesti Maa-ameti poolt tehtavad ortofotod ja laserskaneerimise andmed ja põllupiiride kaardikiht. Andmetöötluseks võib kasutada mistahes algoritme ja raudvara tingimusel, et pakutav lahendus oleks vajadusel rakendatav tervet Eestit katval andmestikul ja eeldatavalt kasutatakse vabavara. Lae alla lõputöö kuulutus
Maa-ameti laserskanneriga mõõdeti kolme Järvselja puistut. Kogutud kõrgusinfost on vaja leida metsa struktuuri kirjeldavaid näitajaid. Andmemahud on suured ja võimaldavad analüüsi nii bakalaureuse- kui magistritöö tasemel.
Tartu observatooriumi ja Eesti Maaülikooli satelliit-kaugseire testala Järvseljal mõõtsid 2005. a. 10. juulil kolm kaugseiresatelliiti: Landsat-seeria satelliit multispektraalse skanneriga ETM+ ja eksperimentaalsatelliidid EO-1 kujutise spektromeetriga Hyperion (NASA) ning Proba kujutise spektromeetriga CHRIS (Surrey Technology, ESA). See andmekogum lubab uurida kaugseiresensorite võimalusi Eesti looduskeskkonna monitooringul.
Kolme 100x100 m Järvselja puistu kohta on kogutud väga detailne struktuuri- ja optiliste andmete andmebaas. Soov on täiendada seda satelliidipiltidelt mõõdetud spektraalsete heleduskoefitsientide aegreaga. Kasutada on Landsati ja Spoti pildid alates 1986. aastast.
Satelliidipiltide atmosfäärikorrektsiooniks kasutatakse mitmeid atmosfääri kiirguslevi programmipakette (6S, LOWTRAN, MODTRAN, SMAC jne.). Olemasolevatele satelliidipiltidele tuleks rakendada erinevaid programmipakette ja hinnata, kui suured on erinevused korrigeeritud piltides. Atmosfääri kiirguslevi mudelid on programmeeritud valdavalt Fortranis. Vaja on töötada mudelite alliktekstidega. Teema ei ole jõukohane bakalaureusetasemel.
Spectral properties of woody parts of trees have been less studied compared to leaves, yet reflectance of bark is highly variable between species. Bark spectra are available only for a few species in public databases. The measurements were collected using different approaches: in situ or in laboratory; using direct sunlight or artificial source; with contact probe, integrating sphere or no fore optics.
The aim of this work is to carry a comprehensive intercomparison of the various approaches for a wide range of targets with a goal to identify the most suitable one for measuring bark reflectance spectra. Next, the methodology will be applied to create a spectral library and significantly boost the available bark spectra by sampling over 70 different tree species present in Agali Arboretum in Jarvselja, Estonia. The results can be of practical use to the community for various tasks, e.g. interpreting the signal obtained from Earth Observation, reconstructing scene elements in radiative transfer models, or evaluating the attractiveness of given species to bark and timber beetles.
The topic is suitable for both Bachelor's and Master's thesis.
The overstory and understory vegetation in forest ecosystems need to be treated differently in carbon cycle modeling, because carbon fixed through net primary productivity has different residence times for different components. However, there are currently no existing satellite products that provide separate or simultaneous estimates of overstory and understory leaf area index (LAIo and LAIu). The proposed research would focus on estimating and validating understory LAI component via several independent pathways including Earth Observation data, in situ remote sensing techniques and radiative transfer modelling. The results would help to answer the question how significant fraction of canopy LAI is represented by understory – the major source of uncertainties in global LAI products.
Observation and modeling of start of growing season (SOS), end of growing season (EOS), and growing season length provide essential information on how terrestrial vegetation responds to climate changes. The estimation of SOS and EOS utilizes seasonal patterns in satellite vegetation indices (VIs). The conducted research would identify the most suitable method to track understory phenology signal, and explore to what extent are satellite phenology metrics influenced by understory plant phenology.
The spherical mean of the shoot silhouette-to-total leaf area ratio (STAR) and the shoot transmission coefficient (c) are two key structural parameters in radiative transfer models for calculating canopy photosynthesis and leaf area index. The current standard optical methods for estimating these parameters are rather tedious and time-consuming, which results in limited knowledge about their role and variation. The goal of this research is to explore and assess the potential of novel techniques (e.g. 3D laser scanning, tomography) for the effective estimation of needle shoot structure.
The topic is suitable for Master's thesis or PhD studies.
Leaf-level photosynthetic responses are scaled to canopies based on the amount of photosyntheticaly active radiation (PAR) incident on the leaf surfaces. Shoots of conifer forests are distinct foliage units. Very often, needles are tightly grouped in shoots, making it impossible to infer the amount of needle surface area from optical measurements. The pool of reported needle-to-shoot area ratios for various conifer species is very limited; and assumptions or their extrapolation to different species can introduce serious errors.
Here conducted work would involve both in situ as well as laboratory element and would significantly expand the list through obtaining the needle-to-shoot area ratios for conifer species from Agali arboretum in Jarvselja, Estonia.
Angular distribution of leaves is a major determinant of radiation transmittance through the canopy. Leaf inclination angle distribution plays a fundamental role in the leaf projection function (commonly referred to as G-function), which is in turn a key variable for the indirect quantification of leaf area index (Ross 1981).
To date, relatively few measurements of leaf inclination angle have been reported for different tree species; compilation of large datasets has long been hampered due to issues in consistently applying existing methods to tree canopies, difficulty of applying direct methods in the field and unsatisfactory ability of these methods to reproduce measurements and to collect a representative number of leaves.
Recently, Ryu et al. (2010) proposed a robust and affordable method based on leveled photography to provide reliable leaf inclination angle measurements in broadleaf trees, which are comparable to direct measurements (Pisek et al. 2011). Pisek et al. (2013) and Raabe et al. (2015) used this method to compile a dataset of leaf inclination angles for selected temperate and boreal broadleaf tree species.
Using the leveled photography approach and collected photos of different species in botanical gardens around the world, the conducted work would produce the largest existing dataset of leaf inclination angle measurements.
Metsa puurinde liigilise koosseisu kaardi koostamine satelliitipiltide pohjal Juhendaja Mait Lang, Tartu observatoorium. Kontakt mait.lang [ät] ut.ee
Metsa harvendamise tuvastamine Landsati ja Sentineli piltidelt Juhendaja Mait Lang, Tartu observatoorium. Kontakt mait.lang [ät] ut.ee
Lehepindala indeksi (LAI) hindamine SMEAR Estonia voomootmismasti neelualal Juhendaja Mait Lang, Tartu observatoorium. Kontakt mait.lang [ät] ut.ee
Järvseljal SMEAR masti lähedal registreerib automaatne spektromeeter valgustatuse spektreid pidevalt kogu vegetatsiooniperioodi kestel. Töö sisu on kogutud andmete töötlemine ja analüüs.
Aastal 2017 alustas tööd uus ESA Copernicuse programmi kuuluv satelliit Sentinel-5P, mis muu hulgas mõõdab ka ultraviolettkiirgust. Töö käigus võrreldakse neid andmeid Tõraveres ja Järvseljal teostatud maapealsete mõõtmistelt saadud andmetega.
Lõputöö käigus tuleb uurida soojuskiirguse neeldumisest tingitud temperatuuri muutust erinevate prognoositud süsihappegaasi kontsentratsioonide korral, kasutades atmosfääri kiirguslevi mudelit FUTBOLIN.
Töö annab ülevaate, milliseid UV-kiirgusega seotuid satelliidi andmed on saadaval, võrdleb andmeid Tõraveres mõõdetud andmetega ning analüüsib võimalust satelliidi andmete kasutamiseks mõõtmisandmete täiendamiseks.
Töö käigus kasutatakse satelliitpiltide (Sentinel-2 MSI või/ja Sentinel-3 OLCI) Level 1 andmeid, kuhu rakendatakse MCI algoritmi, et leida klorofüll a konsentratsioonid Eesti järvedes ning hinnata selle muutlikkust. Töö on edasi arendatav magistritööks.
Veekogude valguskliimat mõjutavad vees olevad osakesed. Meie järved on valdavalt sogased, ning valgust neelavateks komponentideks on fütoplankton, heljum ja kollane aine. Töö sisuks on uurida, kui palju erinevad neeldumisparameetrid meie järvedes, seega eeldab antud töö ka laboratoorset tööd. Veepoliitika Raamdirektiivi järvede tüpoloogia alusel jagunevad Eesti järved 8 tüüpi, ning eesmärgiks on uurida, kas ja kui palju neeldumisparameetrid varieeruvad sesoonselt eri tüüpi järvedes.
QAA ja GSCM mudelid on laialdaselt kasutusel peegeldusteguri alusel vee bio-optiliste omaduste tuletamisel kaugseire rakendusteks. Mudelite sisenditeks on vee peegeldustegur ning väljundiks vee optilisi omadusi iseloomustavad neeldumis-ja hajumisparameetrid. Need on aga omakorda kas kõrgema järgu algoritmide sisendiks või ka olulisteks parameetriteks näiteks primaarproduktsiooni või süsiniku ringe modelleerimisel. Seega nende täpne tuletamine kaugseire andmetest on väga oluline. Antud töö teemaks on QAA ja GSCM mudelite testimine Eesti järvede bio-optiliste andmete põhjal ning valideerimine Sentinel-3A/OLCI andmetel. Töö on edasi arendatav magistritööks.
EL veepoliitika raamdirektiiv kohustab EL liikmesriike hindama kõigi järvede ökoloogilist seisundit, mis on suuremad kui 0.5km2. Ökoloogilise seisundi klassifitseerimiseks moodustavad olulise grupi fütoplanktonit kirjeldavad parameetrid, millest viit (klorofüll a, fütoplanktoni biomass, sinivetikate biomass, sinivetikate õitsengu sagedus ja intensiivsus) on võimalik seirata satelliidil Sentinel-3 oleva sensoriga OLCI. Töö eesmärgiks on võrrelda nii satelliittulemeid kui kontaktmõõtmiste käigus kogutud andmeid alates 2016 aastast, mil Sentinel-3A/OLCI alustas tööd ning siduda need varasemate kaugseire ja kontaktmõõtmiste andmetega
Töö käigus peab tudeng esiteks koostama ülevaate tingimustest, millele üks kaugseiresatelliit peab vastama, et seda oleks võimalik kasutada järvedest info kogumiseks. Seejärel analüüsitakse läbi praegu töötavad ja lähitulevikku planeeritavad kaugseire satelliitide missioonid, et kaardistada selliseid satelliite, mis antud ülesande täitmiseks sobivad. Kõikide valikusse langevate satelliitide puhul tuleb teha ka positiivsete ja negatiivsete külgede analüüs. Töö tulemusena valmiks ülevaade, mis praegusel hetkel kahjuks puudub ja mida saaksid oma töö sisendina kasutada järvede ja rannikuveega tegelevad teadlased.