This chapter provides a review on the state of soil visible–near infrared (vis–NIR) spectroscopy Our intention is for the review to serve as a source of up-to-date information on the past and current role of vis–NIR spectroscopy in soil science It should also provide critical discussion on issues surrounding the use of vis–NIR for soil analysis and on future directions To this end, we describe the fundamentals of visible and infrared diffuse reflectance spectroscopy and spectroscopic multivariate calibrations A review of the past and current role of vis–NIR spectroscopy in soil analysis is provided, focusing on important soil attributes such as soil organic matter (SOM), minerals, texture, nutrients, water, pH, and heavy metals We then discuss the performance and generalization capacity of vis–NIR calibrations, with particular attention on sample pretratments, covariations in data sets, and mathematical data preprocessing Field analyses and strategies for the practical use of vis–NIR are considered We conclude that the technique is useful to measure soil water and mineral composition and to derive robust calibrations for SOM and clay content Many studies show that we also can predict properties such as pH and nutrients, although their robustness may be questioned For future work we recommend that research should focus on: (i) moving forward with more theoretical calibrations, (ii) better understanding of the complexity of soil and the physical basis for soil reflection, and (iii) applications and the use of spectra for soil mapping and monitoring, and for making inferences about soils quality, fertility and function To do this, research in soil spectroscopy needs to be more collaborative and strategic The development of the Global Soil Spectral Library might be a step in the right direction

/pdf/visible-and-near-infrared-spectroscopy-in-soil-science-l2f7v53g20.pdf

Visible and Near Infrared Spectroscopy in Soil Science

https://www.geo.uzh.ch/microsite/rsl-documents/research/publications/peer-reviewed-articles/2011_Mulder_TheUseOfRemSens-3206019584/2011_Mulder_TheUseOfRemSens.pdf

The use of remote sensing in soil and terrain mapping — A review

The remarkable complexity of soil and its importance to a wide range of ecosystem services presents major challenges to the modeling of soil processes. Although major progress in soil models has occurred in the last decades, models of soil processes remain disjointed between disciplines or ecosystem services, with considerable uncertainty remaining in the quality of predictions and several challenges that remain yet to be addressed. First, there is a need to improve exchange of knowledge and experience among the different disciplines in soil science and to reach out to other Earth science communities. Second, the community needs to develop a new generation of soil models based on a systemic approach comprising relevant physical, chemical, and biological processes to address critical knowledge gaps in our understanding of soil processes and their interactions. Overcoming these challenges will facilitate exchanges between soil modeling and climate, plant, and social science modeling communities. It will allow us to contribute to preserve and improve our assessment of ecosystem services and advance our understanding of climate-change feedback mechanisms, among others, thereby facilitating and strengthening communication among scientific disciplines and society. We review the role of modeling soil processes in quantifying key soil processes that shape ecosystem services, with a focus on provisioning and regulating services. We then identify key challenges in modeling soil processes, including the systematic incorporation of heterogeneity and uncertainty, the integration of data and models, and strategies for effective integration of knowledge on physical, chemical, and biological soil processes. We discuss how the soil modeling community could best interface with modern modeling activities in other disciplines, such as climate, ecology, and plant research, and how to weave novel observation and measurement techniques into soil models. We propose the establishment of an international soil modeling consortium to coherently advance soil modeling activities and foster communication with other Earth science disciplines. Such a consortium should promote soil modeling platforms and data repository for model development, calibration and intercomparison essential for addressing contemporary challenges.

/pdf/modeling-soil-processes-review-key-challenges-and-new-4a1lz21a4f.pdf

Modeling Soil Processes: Review, Key Challenges, and New Perspectives

/pdf/a-global-spectral-library-to-characterize-the-world-s-soil-3i27xq6dx0.pdf

A global spectral library to characterize the world’s soil

Using Imaging Spectroscopy to study soil properties

Regressões lineares múltiplas utilizando-se dados espectrais obtidos por sensores em laborátorio e orbital, na estimativa de atributos do solo

Diante deste marcante ano de seca e da fragil vegetacao nativa de Piracicaba-SP, este trabalho objetivou comparar o NDVI atraves de imagens Landsat 5 (TM) e Landsat 8 (OLI) de diferentes fitofisionomias deste municipio no periodo de estiagem de 2011 e 2014. Para caracterizacao do periodo de estiagem foram utilizados os dados de precipitacao mensal da serie historica de 1984-2014 registrados na estacao meteorologica da ESALQ-USP. Tambem foi calculado o Indice de Anomalia de Chuva (RAI) do periodo de janeiro a setembro dos anos estudados. As imagens foram processadas utilizando softwaresde Sistema de Informacao Geografica (SIG) e obtiveram-se os valores medios de NDVI de cada tipo de vegetacao apos o periodo de seca de ambos os anos. Foi utilizado delineamento de blocos inteiramente casualizados com 3 tratamentos e 2 blocos e teste de turkey para comparacao de medias. A fim de facilitar a visualizacao e interpretacao da variacao temporal do NDVI, tambem foi realizada a operacao matematica de subtracao entre os mesmos fragmentos dos dois anos analisados. Foi constatado que as vegetacoes nativas de Piracicaba nao apresentaram variacao temporal de NDVI apos o periodo de estiagem nos anos de 2011 e 2014.

Observação do Normalized Difference Vegetation Index(NDVI) de diferentes tipos de vegetação nativa no período de estiagem de 2011 e 2014, em Piracicaba-SP

Comparison between use and occupancy and soil loss, in the years 1995 and 2010, in the Ceveiro watershed

A determinacao da rede de drenagem por meio de Modelos Digitais de Terreno (MDT) vem se tornando um metodo cada vez mais importante e utilizado. Deste modo, o presente trabalho teve por objetivo comparar dois diferentes modelos de mapeamento automatico de drenagens: D-8 e D-Infinity. Utilizou-se a rede de drenagem presente em cartas topograficas de Piracicaba-SP, escala 1:10.000, como prova de campo. O MDT foi gerado a partir das curvas de nivel com equidistância de 5 metros presente nessas cartas. Para uma melhor comparacao entre os metodos, foram analisados dois fatores: Comprimento das Drenagens e Numero de Nascentes, sendo as analises realizadas apenas em carater quantitativo. Para a avaliacao desses fatores foram dispostas ao acaso doze amostras circulares de area 1,76 km² e realizou-se um teste de medias de Tukey. Para os dois parâmetros estudados, os modelos se apresentaram estatisticamente diferentes da prova de campo, porem as drenagens se apresentaram semelhantes visualmente as cartas topograficas. Quanto as nascentes, os metodos nao apresentaram bons resultados. Mesmo assim, os modelos automaticos de mapeamento da rede de drenagem se mostraram otimas ferramentas para determinar cursos d?agua.

Comparação entre modelos de mapeamento automático de drenagens utilizando SIG.

O uso de imagens de satelite e fotografias aereas vem se tornando cada vez mais comuns na obtencao de dados ambientais, como os cursos d’agua e nascentes. Deste modo, o presente trabalho teve por objetivo comparar tres diferentes produtos utilizados no mapeamento visual de drenagens e nascentes: um mosaico de imagens do satelite SPOT/Ikonos, imagens do programa Google Earth ® e fotografias aereas, na Microbacia Hidrografica do Corrego do Ceveiro (MHC). Utilizou-se a rede de drenagem presente em cartas topograficas do IGC/SP, escala 1:10.000, como base para comparacao no trabalho. Para uma melhor comparacao entre os produtos, foram analisados dois fatores: comprimento de drenagem (CD) e numero de nascentes (NN), sendo as analises realizadas apenas em carater quantitativo. Para a avaliacao do CD, utilizou-se o resultado da MHC como um todo para ser possivel uma avaliacao previa dos produtos estudados. Ja para a avaliacao do NN foram dispostas vinte e nove amostras circulares de 0,5 km de raio e obteve-se os resultados atraves da utilizacao do coeficiente de correlacao de concordância de Lin. Para o CD, a imagem do satelite SPOT apresentou maior semelhanca com as cartas 1:10.000, apresentando 1,43% acima do CD existente nas cartas. Para o NN, houve uma maior semelhanca entre os produtos estudados, tendo a fotografia aerea apresentado o valor mais alto do coeficiente, sendo esse o produto analisado que apresentou maior equivalencia com o valor das nascentes obtidas nas cartas.

/pdf/diferentes-produtos-de-sensoriamento-remoto-no-mapeamento-4yt8ujo2s6.pdf

Peterson Ricardo Fiorio

Papers

Regressões lineares múltiplas utilizando-se dados espectrais obtidos por sensores em laborátorio e orbital, na estimativa de atributos do solo

Observação do Normalized Difference Vegetation Index(NDVI) de diferentes tipos de vegetação nativa no período de estiagem de 2011 e 2014, em Piracicaba-SP

Comparison between use and occupancy and soil loss, in the years 1995 and 2010, in the Ceveiro watershed

Comparação entre modelos de mapeamento automático de drenagens utilizando SIG.

Diferentes produtos de sensoriamento remoto no mapeamento visual de drenagens e nascentes na Microbacia Hidrográfica do Ceveiro