Επί τόπου εκτίμηση των παραμέτρων ποιότητας του νερού σε δεξαμενές υδατοκαλλιέργειας γλυκού νερού
Από RemoteSensing Wiki
Τίτλος: Επί τόπου εκτίμηση των παραμέτρων ποιότητας του νερού σε δεξαμενές υδατοκαλλιέργειας γλυκού νερού χρησιμοποιώντας σύστημα υπερφασματικής απεικόνισης
Τίτλος, Συγγραφείς: Abd-Elrahman, A., Croxton, M., Pande-Chettri, R., Toor, G.S., Smith, S. and Hill, J., 2011. In situ estimation of water quality parameters in freshwater aquaculture ponds using hyperspectral imaging system. ISPRS journal of photogrammetry and remote sensing, 66(4), pp.463-472.
Σύνδεσμος: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0924271611000281
Η γνώση των παραμέτρων ποιότητας του νερού αποτελεί αναπόσπαστο μέρος της βιωσιμότητας των δραστηριοτήτων υδατοκαλλιέργειας γλυκού νερού για διακοσμητικά ψάρια. Στόχος των συγγραφέων στην παρούσα μελέτη είναι να αξιολογήσουν την ικανότητα ενός κινητού υπερφασματικού αισθητήρα για τον προσδιορισμό των συγκεντρώσεων χλωροφύλλης-α (Chl-a) σε λίμνες υδατοκαλλιέργειας, οι οποίες αντιπροσωπεύουν χειραγωγήσιμα, ρηχά, πλούσια σε θρεπτικά συστατικά συστήματα και για την αξιολόγηση της ακρίβειας υποβρυχίων στόχων ανάκλασης στην εκτίμηση της Chl-a.
Οι συγγραφείς συνέλεξαν υπερφασματικές εικόνες και δείγματα νερού από 14 δεξαμενές υδατοκαλλιέργειας του εργαστηρίου τροπικής υδατοκαλλιέργειας του Πανεπιστημίου της Φλώριδας, σε επτά ημερομηνίες μεταξύ 20 Αυγούστου 2009 και 12 Ιανουαρίου 2010. Οι κυριότερες συνθήκες θερμοκρασίας ποικίλλουν μεταξύ των ημερομηνιών συλλογής δεδομένων, με μέση ημερήσια θερμοκρασία που κυμαίνεται από 2,8 έως 28 ° C. Μερικές δεξαμενές παρατηρήθηκαν περισσότερες από μία φορές και σε διαφορετικές ημερομηνίες για συνολικά 30 παρατηρήσεις. Οι δεξαμενές είχαν μέγεθος περίπου 0,2 εκτάρια και 2,5 μ βάθος και επιλέχθησαν λόγω του σταθερού τους μεγέθους, της προσβασιμότητας και τις μεταβλητές συνθήκες ποιότητας του νερού. Οι περισσότερες δεξαμενές διατηρούνται σε μεσαίους (6 μήνες έως 1 έτος) έως μακρείς (> 1 έτος) παραγωγικούς κύκλους. Ορισμένες διατηρούνται και για μικρότερους κύκλους ανάλογα με τον κύκλο παραγωγής των διακοσμητικών ψαριών. Οι δεξαμενές αποξηραίνονται και πλένονται για να ξεκινήσει ένας νέος κύκλος παραγωγής. Το νερό αντλείται από τη δεξαμενή σε σύστημα αποστράγγισης και τα μαλακά οργανικά ιζήματα απομακρύνονται με πλύσιμο και άντληση. Για κάθε δεξαμενή συλλέχθηκαν δείγματα νερού αμέσως μετά από τη λήψη των εικόνων.
Ένας γερανός χειρός (Kessler Crane, Inc. Plymouth, IN), όπως παρουσιάζεται στην Εικόνα 1, χρησιμοποιήθηκε για να στηριχθεί ο υπερφασματικός αισθητήρας πάνω από την επιφάνεια του εδάφους και μακρυά από φυτά που βρίσκονται στα όρια της δεξαμενής και μπορεί να αντανακλώνται στο νερό και να επηρεάσουν τη λήψη. Παράλληλα, για να μελετηθεί το ενδεχόμενο βελτίωσης της ποιότητας των αποτελεσμάτων, χρησιμοποιήθηκαν πλωτοί στόχοι και στόχοι βυθισμένοι στο νερό των δεξαμενών σε βάθος 10 εκ και 30 εκ.
Για την ανάλυση των δεδομένων χρησιμοποιήθηκαν, επίσης, χάρτες με τις περιοχές ψηφιοποιημένες και το πρόγραμμα ENVI 4.5. Η ανάλυση του φάσματος των εικόνων βασίζεται στην μεθοδολογία Remote sensing reflectance R (αντινοβολία κοντά στην επιφάνεια) και στον υπολογισμό των τιμών του R για κάθε περίπτωση. Οι τύποι υπολογισμού των δεικτών δίνονται στη δημοσίευση. Από την ανάλυση των δεδομένων που ελήφθησαν (μεταξύ άλλων δημιουργία μοντέλου γραμμικής παλινδρόμησης και σύγκριση των δεικτών με τις τιμές από τα δείγματα νερού) προέκυψε ότι είναι σκόπιμη η αξιοποίηση υπερφασματικών εικόνων που λαμβάνονται από το έδαφος (και όχι από αέρος), σε συνδυασμό με ένα σύνολο πλωτών και βυθισμένων στόχων για τον υπολογισμό του Chl-a σε ρηχές δεξαμενές υδατοκαλλιέργειας πλούσιες σε θρεπτικά συστατικά.
Αντίθετα με τα συστήματα φασματομέτρου για επιτόπιες εκτιμήσεις της Chl-a, το σύστημα που δημιουργήθηκε από τους συγγραφείς παρείχε πολυάριθμα εικονοστοιχεία για το νερό. Ο υπερφασματικός αισθητήρας συλλαμβάνει όλα τα φάσματα για το νερό και οδηγεί σε ανάγκη για λιγότερες μετρήσεις. Περαιτέρω έρευνες απαιτούνται για την προτυποποίηση της διαδικασίας και σε άλλους τύπους υδατικών συστημάτων, όπως δεξαμενές ομβρίων υδάτων καθώς και σε υγρότοπους.
