Mapping and modelling plant species distribution (natives and aliens) on coastal ecosystems using remote sensing data
Author(s)
Marzialetti, Flavio
Date Issued
November 30, 2021
Type
Doctoral Thesis
Abstract
The preservation and sustainable management of Nature is one of the major challenges of the humanity in the next future. Remote Sensing (hereafter RS) being effective on reporting earth surface status and changes at different scales has a great potential for supporting innovative monitoring tools and methodologies.
This research thesis explored the potential of free RS data (e.g. Sentinel-2, PlanetScope LiDAR) for monitoring coastal dune landscapes in the Mediterranean. The thesis, organized in 4 main chapters, addressed several issues related with RS applications on ecological monitoring. The first chapter stressed the usefulness of free RS, specifically LiDAR data, for modelling and mapping the invasion of a woody alien plant (Acacia saligna (Labill.) H. L. Wendl.) on coastal landscapes. Invasive Species Distribution Models (iSDM) are crucial for dealing with biological invasions, and the performed research gave new evidences of RS data usefulness for improving SDMs procedures and results. The second and third chapters tested the potential of RS for mapping coastal dune vegetation through semi-automatic and automatic classification procedures stressing the RS vegetation phenology (second chapter) and the RS yearly variability of three basic elements of coastal dunes landscapes (vegetation, water and bare soil; third chapter). The good temporal, spatial and spectral resolution of Sentinel-2 RS data, allowed to effectively map a dynamic and heterogeneous mosaics like those of coastal dunes.
The fourth chapter explored the relationship between field measured and remote sensed biodiversity and tested such relation on coastal dunes. This chapter, gave new evidences concerning the potential of the “Spectral Variability Hypothesis” (SVH) for depicting floristic biodiversity on well preserved and disturbed (e.g. Carpobrotus acinaciformis (L.) L. Bolus, Carpobrotus edulis. (L.) N. E. Br. invaded) coastal dune landscapes.
The results presented in this thesis have highlighted several strengths and limits of using RS data for modelling and mapping coastal dune ecosystems.
La protezione e gestione sostenibile degli ambienti naturali sono le principali sfide dell’umanità nel prossimo futuro. Il Telerilevamento mostra un gran potenziale nel fornire strumentazioni e metodologie per il monitoraggio di questi ambienti, essendo efficace nel descrivere lo stato attuale e i cambiamenti della superficie terrestre a differenti scale spaziali.
Questa ricerca di tesi di dottorato esplora le potenzialità di dati telerilevati gratuiti (ad esempio Sentinel-2, PlanetScope, LiDAR) per il monitoraggio dei paesaggio dunali costieri nel Mediterraneo. La tesi, organizzata in quattro capitoli, affronta diverse problematiche relative alla applicazioni dei dati telerilevati nel monitoraggio ecologico. Il primo capitolo mette in risalto l’utilizzo di dati telerilevati gratuiti, specificatamente i dati LiDAR, per la modelizzazione e mappatura del invasione di una specie aliena arborea (Acacia saligna (Labill.) H. L. Wendl.) sul paesaggio costiero. Modelli di distribuzione delle specie invasive (iSDM) sono cruciali per affrontare le invasioni biologiche e la ricerca eseguita ha fornito ulteriori prove dell’utilità dei dati telerilevati nel migliorare i metodi e i risultati degli iSDM. Il secondo e il terzo capitolo testano le potenzialità dei dati telerilevati per mappare la vegetazione costiera attraverso metodologie di classificazione semi-automatiche e automatiche sfruttando la fenologia della vegetazione telerilevata (secondo capitolo) e la variabilità annuale telerilevata dei tre elementi di base dei paesaggio dunali costieri (vegetazione, acqua e suolo nudo; terzo capitolo). Le soddisfacenti risoluzioni temporale, spaziale e spettrale dei dati Sentinel-2 hanno permesso di mappare efficacemente i mosaici eterogenei e dinamici tipici degli ambienti dunali costieri.
Il quarto capitolo esplora la relazione tra le misure in campo della vegetazione e la biodiversità telerilevata e testa questa relazione nelle dune costiere. Questo capitolo fornisce nuove prove riguardo il potenziale della “Spectral Variability Hypothesis” (SVH) per descrivere la biodiversità floristica in paesaggi dunali costieri ben conservati e disturbati (ad esempio invasione di Carpobrotus acinaciformis (L.) L. Bolus, Carpobrotus edulis. (L.) N. E. Br.).
I risultati ottenuti in questa tesi hanno evidenziato alcuni punti di forza e limiti del utilizzo di dati telerilevati per la modelizzazione e mappatura degli ecosistemi dunali costieri.
Additional information
Dottorato di ricerca in Scienze, tecnologie e biotecnologie per la sostenibilità
Subjects
File(s)![Thumbnail Image]()
Name
fmarzialetti_tesid.pdf
Size
8.08 MB
Format
Adobe PDF
Checksum (MD5)
f741b7e13b905091db0c112ec021f1d0