Κατανομή χλωροφύλλης στην λίμνη Kinneret όπως καθορίστηκε από τα δεδομένα του Landsat Thematic Mapper
Από RemoteSensing Wiki
Εισαγωγή
Η λίμνη Kinneret βρίσκεται στο Ισραήλ και παρέχει το ένα τρίτο του απαιτούμενου νερού στη χώρα. Επιπλέον έχει κι άλλες χρήσεις όπως αναψυχή και αλιεία. Η διακύμανση στη στάθμη του νερού είναι μείζονος σημασίας πρόβλημα εξαιτίας της μακροχρόνιων προβλημάτων που δημιουργεί στην ποιότητα του νερού. Η ακανόνιστη κατανομή των αλγών (τα οποία αποτελούν σημαντικό δείκτη της ποιότητας του νερού) τόσο χωρικά όσο και εποχιακά προκαλεί προβλήματα στην δειγματοληψία. Μια αποτελεσματική μέθοδος για την παρακολούθηση της κατανομής των αλγών και για την υπόδειξη κατάλληλων σημείων δειγματοληψίας θα ήταν η τηλεπισκόπηση. Η υψηλή χωρική ανάλυση των εικόνων δορυφόρων (30m), καθιστά τον Landsat TM χρήσιμο για τον προσδιορισμό της ποιότητας των νερών της λίμνης.
Η πιο συνήθης προσέγγιση της χρήσης του TM προκειμένου να προσδιοριστεί η ποιότητα των νερών μιας λίμνης είναι αυτή των στατιστικών τεχνικών από τις οποίες προκύπτει η συσχέτιση μεταξύ των φασματικών καναλιών και της συγκέντρωσης της χλωροφύλλης. Παρά την περιορισμένη εφαρμογή τους παγκοσμίως, εμπειρικοί αλγόριθμοι μπορούν να προσδιορίσουν επαρκώς την συγκέντρωση της χλωροφύλλης. Για να δώσουν οι τελευταίοι επιτυχή αποτελέσματα πέρα από τις συνθήκες στις οποίες καλιμπραρίστηκαν, πρέπει να γίνει προσαρμογή ορισμένων παραμέτρων τους. Συγκεκριμένα, τίθεται ένα πρόβλημα στην σχετικά χαμηλή συγκέντρωση χλωροφύλλης σε σχέση με την υψηλή συγκέντρωση αιωρούμενων στερεών που εμφανίζεται στην λίμνη Kinneret κατά τις εποχές καλοκαίρι και φθινόπωρο.
Στόχοι της μελέτης
Η μελέτη αυτή έχει δύο διαφορετικούς στόχους. Η πρώτη φάση σχετίζεται με την φασματική ανάλυση. Δημιουργήθηκαν οπτικά μοντέλα για την λίμνη τα οποία συσχετίζουν την ανακλαστικότητα του νερού σε συγκεκριμένες συγκεντρώσεις στην επιφάνεια των υδάτων. Στο στάδιο αυτό αναπτύχθηκαν και αλγόριθμοι για τον ακριβή προσδιορισμό της χλωροφύλλης χρησιμοποιώντας τον φθορισμό της Chi όπως μετρήθηκε στο ερυθρό φάσμα. Η δεύτερη φάση σχετίζεται με την χρήση δεδομένων του Landsat TM για την παρακολούθηση της Chl στην λίμνη Kinneret.
Διαδικασία και αποτελέσματα
Στις 26 και 27 October 1992 πραγματοποιήθηκε δειγματοληψία σε 22 σημεία τα οποία εντοπίζονται στο βόρειο τμήμα της λίμνης, όπου το βάθος του νερού κυμαινόταν από 8 μέχρι 43 μέτρα. Η δειγματοληψία έγινε με τρόπο τέτοιο ώστε να καλύπτεται όσο το δυνατόν μεγαλύτερη ποικιλία συγκεντρώσεων Chi και SM. Σε κάθε σταθμό δειγματοληψίας ελήφθησαν μετρήσεις με ραδιόμετρο Ll-1800 στην περιοχή φάσματος 400-750 nm με φασματική ανάλυση 2nm. Πραγματοποιήθηκε γεωμετρική διόρθωση και ατμοσφαιρική διόρθωση της εικόνας που ελήφθη από τον TM Landsat στις 30 October 1992 ώστε να μπορεί να γίνει ο προσδιορισμός των σταθμών δειγματοληψίας και εξαγωγή ραδιομετρικών δεδομένων για επαλήθευση. Τα ραδιομετρικά στοιχεία χρησιμοποιήθηκαν για να δημιουργηθεί ένας αλγόριθμος για την εκτίμηση της συγκέντρωσης της χλωροφύλλης από τα στοιχεία του TM. Η ακτινοβολία στο κανάλι ΤΜ3 (620-690 nm) ήταν εκ πρώτοις άμεσα εξαρτώμενη από τη συγκέντρωση μη οργανικών αιωρούμενων υλικών. Η ακτινοβολία σε αυτό το κανάλι αφαιρέθηκε από την ακτινοβολία στο κανάλι TM 1 (450-520 nm) για να διορθωθεί από την επιπρόσθετη ακτινοβολία που προκλήθηκε από την σκέδαση των αιωρούμενων σωματιδίων. Έτσι ο (TM 1 - TM3)/TM2 αποδείχθηκε χρήσιμος δείκτης για την εκτίμηση της συγκέντρωσης της χλωροφύλλης. Οι συγκεντρώσεις που προέκυψαν έπειτα από ατμοσφαιρική διόρθωση των δεδομένων του ΤΜ συγκρίθηκαν με αυτή που προέκυψε από την δειγματοληψία στην λίμνη. Η εκτίμηση του σφάλματος ήταν λιγότερη από 0·85mgm- 3.
Πηγή:
M. MAYO, A. GITELSON, Y. Z. YACOBI & Z. BEN-AVRAHAM (2007). Chlorophyll distribution in Lake Kinneret determined from Landsat Thematic Mapper. International Journal of Remote Sensing, Vol.16, pp 175-182.
