Woda zawarta w glebie jest jednym z najważniejszych składników środowiska. Wilgotność gleby reguluje podział strumieni masy i energii na Ziemi. Poznanie i zrozumienie zmian czasowych i rozkładów przestrzennych wilgotności gleby jest niezbędne do rozwiązania wielu podstawowych zagadnień naukowych i praktycznych. Wiedza o wilgotności gleby jest bardzo ważna w zarządzaniu zasobami wodnymi, ocenie susz, powodzi i przewidywaniu spływów powierzchniowych. Bez wody zgromadzonej w glebie niemożliwy byłby jakikolwiek wzrost czy rozwój roślin na powierzchni lądów. Z wymienionych powodów, informacja o wilgotności gleby jest tak ważna w zastosowaniach w rolnictwie, takich jak: określanie czasu siewu, zarządzanie nawadnianiem upraw i prognozowanie plonów.

Mimo że wilgotność gleby jest tak istotnym i pożądanym parametrem, jej pomiar rodzi wiele trudności. Ze względu na fakt, że wilgotność gleby może być bardzo zmienna przestrzennie, jej pomiary naziemne są często bardzo czasochłonne i kosztowne, ale za to stosunkowo precyzyjne. Satelitarne pomiary wilgotności gleby są natomiast ekonomiczne, szybkie i spójne, ale niepewne co do miar absolutnych, muszą więc być weryfikowane na podstawie pomiarów naziemnych. Związane z tym zagadnienie porównania napotyka problem skalowania, który można rozwiązać za pomocą metod statystycznych i geostatystycznych. Metody te pozwalają ponadto na opisanie relacji między zmiennymi łatwo- i trudno mierzalnymi, są przydatne do określenia zależności przestrzennych, jak również wykorzystywane do uzyskiwania map przestrzennego rozkładu badanych zmiennych.

W pracy badano rozkłady przestrzenne i szeregi czasowe powierzchniowej wilgotności gleby, gęstości gleby i jej rozkładu granulometrycznego. Rozkłady wilgotności gleby uzyskiwano z pomiarów naziemnych i zdjęć satelitarnych. Szeregi czasowe zostały otrzymano z sieci automatycznych stacji agrometeorologicznych, należących do Instytutu Agrofizyki PAN w Lublinie oraz serii zdjęć satelitarnych SMOS. Badano wpływ wysokości terenu na powierzchniową wilgotność gleby w skali lokalnej. Dla lat 2010-2011, biorąc pod uwagę właściwości gleb, analizowane były przebiegi czasowe wilgotności gleby we wschodniej Polsce, mierzonej na ziemi i z satelity. Uzyskano mapy rozkładu powierzchniowej wilgotności gleby dla Polski i badano ich właściwości uwzględniając rozkład granulometryczny gleb. Wszystkie analizy przeprowadzono z wykorzystaniem metod statystycznych i geostatystycznych.

Stwierdzono, że lokalnie istnieje ujemna korelacja pomiędzy wilgotnością gleby i wysokością terenu. Pomiary satelitarne SMOS dobrze odzwierciedlają obserwowane na ziemi trendy wilgotności gleby i mogą służyć do wykrywania obszarów wilgotnych, zjawisk suszy oraz śniegu i przymrozków. Satelita SMOS przeważnie wskazuje wilgotności niższe niż pomiary in situ, choć zależy to od czynnika glebowego i otoczenia naziemnego punktu odniesienia. Pomiary wilgotności gleby przyrządem satelitarnym ASAR są obarczone dużym błędem spowodowanym obecnością szaty roślinnej, która zaniża otrzymaną wilgotność gleby. Biorąc pod uwagę wilgotność gleby na terenie wschodniej Polski, rok 2011 był suchszy oraz bardziej zmienny niż 2010. W przypadku zakłóceń pomiarów satelitarnych, powodujących utratę części danych, metody geostatystyczne pozwalają na dobrą interpolację brakujących pomiarów.