Assessment of Acid Sulphate Soil both on surface and in subsurface using hyperspectral data

Abstract

Acid sulphate soils (ASS) are widely spread around the world and are potentially harmful to the environment due to their strong acidity producing ability and their capability to release trace metals. Secondary iron-bearing minerals produced by ASS, have diagnostic spectral features in the visible-near infrared to short-wave infrared spectral range and can be good indicators to the severity of the effects of ASS. Therefore, it is possible to detect ASS using hyperspectral sensing by mapping these indicative iron-bearing minerals. Iron oxides, hydroxides, hydroxysulphates, as well as noniron-bearing minerals, were mapped using airborne Hyperspectral Mapper data. Subsequently, a soil pH map of the surface was deduced according to the relationship between the indicative mineral species and measured pH values. Furthermore, this study investigated the presence of ASS in the subsurface by the proximal hyperspectral sensing HyLogger system, together with soil coring and soil property measurements. This allowed the acquisition of mineralogy, pH, and other soil properties at different subsurface depths. Thus, comprehensive understanding and estimation of ASS, both on the surface and in the subsurface, were attained.

Les sols acides à sulfates (ASS) sont largement répandus dans le monde entier et sont potentiellement dangereux pour l'environnement en raison de leur capacité de production d'acides forts et leur capacité à libérer des métaux traces. Les minéraux ferrifères secondaires produits par les ASS ont des caractéristiques spectrales diagnostiques dans la gamme spectrale du visible et proche infrarouge (VNIR) à l'infrarouge courte longueur d'onde (SWIR) et peuvent être de bons indicateurs de la gravité des effets de l'ASS. Par conséquent, il est possible de détecter les sols acides à sulfates en utilisant des images hyperspectrales pour cartographier ces minéraux ferrifères. Les oxydes, hydroxydes et hydroxysulfates de fer, ainsi que des minéraux non-ferrifères, ont été cartographiés à l'aide des données de HyMap (Hyperspectral Mapper) aéroportées. Par la suite, une carte de pH du sol de la surface est déduite en fonction de la relation entre les espèces minérales indicatives et les valeurs de pH mesurées. En outre, cette étude a porté sur la présence d'ASS dans le sous-sol par le système de détection de HyLogger hyperspectrale proximale, avec carottage du sol et les mesures des propriétés du sol. Ce qui a permis l'acquisition de la minéralogie, pH et d'autres propriétés du sol à différentes profondeurs. Ainsi, une compréhension détaillée et l'estimation d'ASS, à la fois sur la surface et sous la surface, ont été obtenues.

[Traduit par la Rédaction]

Acknowledgements

The authors would like to acknowledge the Western Australian Geological Survey for their assistance with scanning of the soil core with their HyLogger instrument. Particularly we would like to thank Lena Hancock. The Department of Environment of Western Australia, in particular Dr Stephen Wong, is thanked for allowing the use of the HyMap data for this research.