Ανίχνευση της χλωροφύλλης βάθους δίσκου Secchi και θερμοκρασίας επιφάνειας σε υποαλπική λίμνη με χρήση εικόνων Landsat

Από RemoteSensing Wiki

ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΤΗΣ ΧΛΩΡΟΦΥΛΛΗΣ, ΒΑΘΟΥΣ ΔΙΣΚΟΥ SECCHI ΚΑΙ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΣΕ ΥΠΟΑΛΠΙΚΗ ΛΙΜΝΗ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΕΙΚΟΝΩΝ LANDSAT

Συγγραφείς: Claudia Giardino, Monica Pepe, Pietro Alessandro Brivio, Paolo Ghezzi, Eugenio Zilioli

National Research Council-Remote Sensing Department, Via Bassini 15, I-20133 Milan, Italy

Πηγή: [1]

Περίληψη:

Ορισμένες βιοφυσικές παράμετροι, όπως η συγκέντρωση χλωροφύλλης, το βάθος του δίσκου Secchi και η θερμοκρασία της επιφάνειας του νερού χαρτογραφήθηκαν στην υποαλπική λίμνη Iseo, χρησιμοποιώντας τον θεματικό χάρτη Landsat δεδομένων που αποκτήθηκαν στις 7 Μάρτιος 1997. Προκειμένου να διερευνηθεί επαρκώς η ακτινοβόληση που αφήνει το νερό, τα δεδομένα ΤΜ διορθώθηκαν από τον ατμοσφαιρικό αέρα με τη χρήση μεθόδου μερικής εικόνας και η μέτρηση της ατμοσφαιρικής μετάδοσης μετρήθηκε σε συγχρονισμό με το δορυφορικό πέρασμα. Μια εμπειρική προσέγγιση της συσχέτισης των τιμών της φασματικής ανάκλασης TM με ατμοσφαιρική διόρθωση τοποθετήθηκαν κατά τη διάρκεια της συλλογής δορυφορικών δεδομένων. Τα μοντέλα που αναπτύχθηκαν χρησιμοποιήθηκαν για χαρτογράφηση της συγκέντρωσης χλωροφύλλης και του βάθους του δίσκου Secchi σε όλη τη λίμνη. Και τα δύο μοντέλα έδωσαν μεγάλη αποφασιστικότητα με συντελεστές ΖR2 - 0,99 για χλωροφύλλη και R2 - 0,85 για το δίσκο Secchi. Η διαδικασία, ανεξάρτητη από τη σκηνή, χρησιμοποιήθηκε για να εξαχθεί η επιφανειακή θερμοκρασία της λίμνης από τα δεδομένα TM με μέσο τετραγωνικό σφάλμα 0,3 ° C.

1. Εισαγωγή

Οι λίμνες είναι πολύτιμοι υδάτινοι πόροι και χρησιμοποιούνται για αλιεία, μεταφορές, γεωργία, βιομηχανία, την αναψυχή και τον τουρισμό. Σήμερα, η ποιότητα του νερού από πολλές λίμνες σε όλο τον κόσμο είναι τόσο χαμηλή ώστε δεν μπορεί να ανακτηθεί με φυσικά μέσα καθαρισμού. Τοπικές βιομηχανικές εξελίξεις και οι αυξήσεις του πληθυσμού έχουν επηρεάσει τα οικοσυστήματα των λιμνών και, ως εκ τούτου, την ποιότητα των υδάτων τους. Στο μέλλον θα χρειαστεί όλο και περισσότερη υψηλή ποιότητα νερού, και ένα σχέδιο παρακολούθησης της λίμνης-νερού θα γίνει υποχρεωτικό για κάθε χώρα.

2. Περιοχή μελέτης

Η λίμνη Iseo είναι μια ζεστή, ολιγομιτική λίμνη με θερμοκρασία που ποτέ δεν πέφτει κάτω από 4 ° C. Είναι στρωματοποιημένη κατά τη διάρκεια των καλοκαιρινών μηνών και η πλήρης κυκλοφορία σε όλη τη λίμνη επιτυγχάνεται μόνο κατά τη διάρκεια ιδιαίτερα ψυχρού και θυελλώδους χειμώνα. Το ρηχό μέρος της λίμνης μπορεί να είναι ταξινομημένο ως μονομιτικό λόγω πλήρους κυκλοφορίας του νερού και επιτυγχάνεται κάθε χρόνο, στο τέλος του χειμώνα.

3.Στοιχεία και μέθοδοι

Δειγματοληψίες από τη λίμνη συλλέχθηκαν ταυτόχρονα από τα δεδομένα Landsat και στην ατμόσφαιρα οι οπτικές ιδιότητες μετρήθηκαν για το ατμοσφαιρική διόρθωση δορυφορικών δεδομένων. Μία περιγραφή του συνόλου των δεδομένων που χρησιμοποιείται στην αναλυτική μελέτη της παρούσας εργασίας.

4.Συμπεράσματα

Τα αποτελέσματά μας επιβεβαιώνουν την τροφική κατάσταση της λίμνης Iseo ως μεσο-ευτροφική, σε συμφωνία με προηγούμενες μελέτες που χρησιμοποιούν παραδοσιακές έρευνες. Εργαλεία παρακολούθησης παρέχονται με την ενσωμάτωση των παραδοσιακών λιμνολογικών δείγματα και δεδομένων τηλεπισκόπησης, όπως π.χ. Landsat-5 TM εικόνες. Τα αποτελέσματά δείχνουν ότι τα ΤΜ δεδομένα μπορούν να χρησιμοποιηθούν αποτελεσματικά για τον προσδιορισμό της επιφανειακής κατανομής παραμέτρων εσωτερικού ύδατος, όπως διαφάνεια, συγκεντρώσεις χλωροφύλλης και επιφανειακές θερμοκρασίες.

Διαφάνεια και Χαρτογράφηση χλωροφύλλης που απαιτεί επί τόπου βαθμονόμηση λόγω της στατιστικής προσέγγισης, χρησιμοποιήθηκε για να σχηματιστούν τα μοντέλα πρόβλεψης. Αυτά τα μοντέλα έδειξαν την επιφανειακή κατανομή της χλωροφύλλης, τις συγκεντρώσεις και τα βάθη του δίσκου Secchi που πρέπει να καθοριστούν με ακρίβεια. Ωστόσο, το πλήρες δυναμικό διαχείρισης του δορυφόρου για τις εικόνες πρέπει να διαχωριστεί από την εμπειρική προσέγγιση που ακολουθήθηκε σε αυτή τη μελέτη με τις ακόλουθες πηγές σφαλμάτων όσον αφορά την επιτόπια επαφή μετρησης στα δορυφορικά δεδομένα:

1.ένα και μόνο δείγμα μπορεί να μην είναι αντιπροσωπευτικό μιας ολόκληρης περιοχής εικονοστοιχείων.

2.μπορεί να υπάρχει αβεβαιότητα για τον εντοπισμό του εικονοστοιχείου που αντιστοιχεί στην τοποθεσία.

3.η στήλη νερού περιέχει ένα μείγμα διαλυμένων οργανικών, ανόργανων αιωρούμενων ιζημάτων και χλωροφύλλης, τα οποία παρεμβαίνουν στη φασματική ταυτοποίηση της χλωροφύλλης

4.τα αποτελέσματα από το πιο ρηχό τμήματα της λίμνης

5.μια παλινδρόμηση τεσσάρων σημείων δεν είναι στατιστικά αξιόπιστη.

Οι παραπάνω παράγοντες μειώνουν την ακρίβεια που μπορούν να χαρτογραφηθούν οι δίσκοι χλωροφύλλης και Secchi και, ως εκ τούτου, αναλυτικά μοντέλα όπως οι αλγόριθμοι που χρησιμοποιούνται για την ανάκτηση της θερμοκρασίας της επιφάνειας, πρέπει να αναπτυχθούν. Ακόμη και τα σφάλματα που οφείλονται στην η προσομοίωση της ατμοσφαιρικής διόρθωσης και οι ραδιομετρικοί περιορισμοί των εργαλείων TM επηρεάζουν τη θεματική χαρτογράφηση. Πρέπει να χρησιμοποιούνται πιο απλές τεχνικές συσχέτισης, οι οποίες είναι πολύ εύκολο να χρησιμοποιηθούν και μερικές φορές δίνουν αποτελέσματα όπως τα αναλυτικά μοντέλα. Ωστόσο, αυτά τα αποτελέσματα δεν βασίζονται σε συχνή δειγματοληψία ποιότητας νερού κατά τη διάρκεια δορυφορικών διαδρομών.