Βαθμονόμηση θερμκών δεδομένων Landsat σε υδάτινους πόρους

Από RemoteSensing Wiki

ΒΑΘΜΟΝΟΜΗΣΗ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ LANDSAT ΣΕ ΥΔΑΤΙΝΟΥΣ ΠΟΡΟΥΣ

Συγγραφείς: John R. Schott, Julia A. Barsi, Bryce L. Nordgren, Nina Gibson Raquen˜o, Dilkushi de Alwis

Center for Imaging Science, Rochester Institute of Technology, 54 Lomb Memorial Drive, Rochester, NY 14623-5604, USA

Πηγή: [1]

Περίληψη:

Οι νεότερες τεχνικές στη σειρά δορυφόρων Landsat ξεκίνησαν στις 15 Απριλίου 1999. Οι εικόνες που συλλέχθηκαν από τον Landsat χρησιμοποιούνται για διάφορες εφαρμογές, από μελέτες κοραλλιογενών υφάλων μέχρι διαχείριση γης. Για να αξιοποιηθούν τα δεδομένα του Landsat 7, το Enhanced Thematic Mapper + (ΕΤΜ +) πρέπει να βαθμονομούνται. Αυτή η μελέτη επικεντρώνεται στην επαλήθευση της άμεσης βαθμονόμησης μετά την εκκίνηση της θερμικής ζώνης Landsat 7, ειδικά για να είναι χρήσιμη σε μελέτες υδατικών πόρων. Αποτελέσματα θερμικής βαθμονόμησης δύο ετών με τη χρήση συνδυασμού των δεδομένων υπογείων υδάτων και η αλήθεια για το έδαφος δείχνουν ότι το ETM + είναι εξαιρετικά σταθερό, αν και η βαθμονόμηση πριν την εκτόξευση παράγει μια μετατόπιση 0,261 W / m2 sr mm. Αυτό το έγγραφο επικεντρώνεται στις λεπτομέρειες της διαδικασίας βαθμονόμησης, συμπεριλαμβανομένων των προβλημάτων που αντιμετωπίζουν τα όργανα ground-truth. Σε ορισμένες περιόδους του έτους, η ποιότητα των υδάτων σε μεγάλες λίμνες, ιδιαίτερα η χωρική δομή της ποιότητας των υδάτων, οδηγείται από τη θερμοκρασία των υδάτων της λίμνης. Κατά την διάρκεια της ζέστης της άνοιξης, ένα φαινόμενο που ονομάζεται θερμική ράβδος οδηγεί το ρεύμα και την καθίζηση μεγάλων υδάτινων σωμάτων. Ένας μακροπρόθεσμος στόχος αυτής της μελέτης είναι η χρήση θερμικά καθοδηγούμενων υδροδυναμικών διαδικασιών λίμνης για καλύτερη κατανόηση και την παρακολούθηση της ποιότητας των υδάτων σε μεγάλες λίμνες.

1. Υπόβαθρο

Οι Μεγάλες Λίμνες του Laurentian κατέχουν το 18% του παγκόσμιου γλυκού νερού. Η αμερικανική ακτογραμμή των Μεγάλων Λιμνών υπερβαίνει εκείνη της ακτής του Ατλαντικού. Περίπου το 10% του πληθυσμού των ΗΠΑ και το 32% του Καναδικού πληθυσμού ζει στη Μεγάλη Λίμνη λεκάνη απορροής. Τα φορτία ρύπανσης από την περιοχή που εισάγονται με κατακρήμνιση, αντιπροσωπεύουν τεράστιο βάρος με τοπικές εκδηλώσεις, καθώς και μια συνεχιζόμενη περιφερειακή απειλή. Ωστόσο, παρόλα αυτά, οι Μεγάλες Λίμνες είναι εκπληκτικά υποτιμημένες ως σύστημα και κακώς μελετημένες.

2. Τεχνική προσέγγιση και αποτελέσματα

Κατά τη διάρκεια των δύο εξειδικευμένων περιόδων συλλογής βαθμονόμησης, το καλοκαίρι του 1999 και το καλοκαίρι του 2000, ο Landsat 7 Band 6 αποδείχθηκε απίστευτα σταθερός. Η αντιστάθμιση έχει παραμείνει σταθερή από την εκτόξευση και το εσωτερικό κέρδος, αν αλλάζει, μεταβάλλεται με ρυθμό 0,04% ετησίως. Το επίκεντρο αυτής της μελέτης ήταν η επαλήθευση της απόλυτης ραδιομετρίασης του εσωτερικού κέρδους και της μετατόπισης. Ένας συνδυασμός αερομεταφερόμενων μετρήσεων οργάνων και δειγμάτων εδάφους και οι αντίστοιχες εικόνες Landsat αποκτήθηκαν με σύγκριση της εικόνας με την ακτινοβολία που φτάνει στον αισθητήρα.

3.Συμπεράσματα και προτάσεις

Οι περισσότερες χρήσεις των δεδομένων Landsat απαιτούν βαθμονομημένα δεδομένα, συμπεριλαμβανομένων την επικύρωση και τη βαθμονόμηση του υδροδυναμικού μοντέλου ALGE που παρουσιάζεται εδώ. Η ίδια η θερμική ζώνη έχει αποδειχθεί εξαιρετικά σταθερή αν και η βαθμονόμηση των ερευνών επικύρωσης έχουν δείξει σφάλμα στην αντιστάθμιση. Η μεροληψία 0.237 W / m2 sr mm που παρατηρείται εδώ συμφωνεί με μία ανεξάρτητη προσπάθεια επικύρωσης εντός 0,051 W / m2 sr mm ή 0,4 Κ. Έχει δημιουργηθεί ένα μοντέλο για τη χαρτογράφηση της θερμικής διαρροής σε όλη τη λίμνη Οντάριο και υπάρχουν δυνατότητες για τη χρήση του Landsat τόσο ως είσοδο όσο και ως επικύρωση στο μοντέλο. Λόγω δύο ζεστών χειμώνων, η θερμική γραμμή ήταν ασθενέστερη από το κανονικό, ώστε μια λεπτομερής χαρτογράφηση των πρώτων σχηματισμών θερμικής ράβδου χρησιμοποιώντας το Landsat 7 δεν έχει παρατηρηθεί ακόμα. Μακροπρόθεσμα ποσοτικά θερμικά δεδομένα θα είναι κατάλληλα για να βελτιωθούν και να βαθμολογηθούν τα μοντέλα που θα επιτρέψουν την κατανόηση και πρόβλεψη υδροδυναμικών διεργασιών και μεταφορά υλικών μέσα σε μεγάλες λίμνες. Προκειμένου να συνεχιστεί η βελτίωση του υδροδυναμικού μοντέλου και για χρήση σε άλλες μελέτες, η Landsat πρέπει να συνεχίσει να είναι ο πόρος για ποσοτικές μελέτες. Ενώ το όργανο φαίνεται να έχει παραμείνει σταθερό από την εκτόξευση, δεν υπάρχει καλά αποδεκτή πηγή για το τεκμηριωμένο σφάλμα μεροληψίας. Συνεπώς, οι συνεχιζόμενες προσπάθειες για την παρακολούθηση και την ενημέρωση της θερμική βαθμονόμηση του αισθητήρα ETM + συνιστάται.