Από RemoteSensing Wiki

Τίτλος: Εφαρμογές του Sentinel-2 σε κοραλλιογενείς υφάλους: Κάλυψη, χαρακτηριστικά, βαθυμετρία και βενθική χαρτογράφηση σε σύγκριση με τον Landsat 8

Πρωτότυπος τίτλος: Coral reef applications of Sentinel-2: Coverage, characteristics, bathymetry and benthic mapping with comparison to Landsat 8'

Συγγραφείς: JohnD. Hedley, Chris Roelfsema, Vittorio Brando, Claudia Giardino, Tiit Kutser, Stuart Phinn, Peter J. Mumby, Omar Barrilero, Jean Laporte, Benjamin Koetz

Δημοσιεύθηκε: Οκτώβριος 2018

Πηγή: https://doi.org/10.1016/j.rse.2018.07.014

Το πολυφασματικό όργανο (MSI) Sentinel-2A και 2B προσφέρει μια επιλογή δυνητικής αξίας για διάφορους στόχους στην τηλεπισκόπηση των κοραλλιογενών υφάλων. Οι κοραλλιογενείς ύφαλοι αντιπροσωπεύουν μια μοναδική πρόκληση για την τηλεπισκόπηση, καθώς είναι εξαιρετικά ετερογενείς σε κλίμακα μέτρου και εμφανίζονται σε μεταβλητά βάθη και συνθήκες διαύγειας του νερού. Ωστόσο, οι πρωτοβουλίες διατήρησης, όπως οι στόχοι βιώσιμης ανάπτυξης των Ηνωμένων Εθνών, αυξάνουν την ανάγκη για πληροφορίες περιβαλλοντικής παρακολούθησης μεγάλης κλίμακας που μπορεί να παρέχει η τηλεπισκόπηση. Στην προσπάθεια αντιμετώπισης αυτής της πρόκλησης έχει αξιοποιηθεί μια σειρά δορυφορικών οργάνων, από τον Landsat έως αισθητήρες υψηλής χωρικής ανάλυσης όπως ο WorldView-2, για την επίτευξη στόχων όπως: χαρτογράφηση τύπων πυθμένα, βαθυμετρία, ανίχνευση αλλαγών και ανίχνευση φαινομένων λεύκανσης κοραλλιών. Οι δορυφόροι Sentinel-2A και 2B προσφέρουν ένα νέο παράδειγμα διαθέσιμων οργάνων, με επαναληπτικό πέρασμα 5 ημερών, πολυφασματική χωρική ανάλυση 10 m και ελεύθερα διαθέσιμα δεδομένα. Οι αναλύσεις προσομοίωσης πριν από την εκτόξευση από αρκετούς από τους συγγραφείς υπέδειξαν ότι το Sentinel-2 θα είχε καλή απόδοση για εφαρμογές σε υφάλους, και στην παρούσα εργασία δίνεται συνέχεια στη μελέτη αυτή επανεξετάζοντας τις δυνατότητες με βάση το σημαντικό αρχείο πραγματικών δεδομένων που είναι τώρα διαθέσιμα.

Αρχικά, προσδιορίστηκε σε ποιο βαθμό οι ύφαλοι του κόσμου καλύπτονται από το Sentinel-2, δεδομένου ότι οι απαιτήσεις της αποστολής δεν περιλαμβάνουν εξ ορισμού όλους τους υφάλους. Δεύτερον, επανεξετάζουμε τον τρόπο με τον οποίο μια επαναληπτική επίσκεψη 5 ημερών μεταφράζεται σε ένα αξιοποιήσιμο ποσοστό λήψης καθαρών εικόνων, δεδομένου ότι τα σύννεφα και η επιφανειακή λάμψη είναι συνήθεις συγχυτικοί παράγοντες. Ο χρησιμοποιήσιμος ρυθμός λήψης είναι ο πραγματικός καθοριστικός παράγοντας των στόχων στους οποίους μπορούν να εφαρμοστούν τα δεδομένα. Τέλος, εφαρμόστηκαν αλγόριθμοι επεξεργασίας σε δεδομένα Sentinel-2 από διάφορες τοποθεσίες πάνω από τον Great Barrier Reef, συμπεριλαμβανομένης της αντιστροφής της βαθυμετρίας με βάση τη φυσική και της χαρτογράφησης του βυθού με προσανατολισμό στο αντικείμενο. Ο Landsat 8 OLI είναι ο πιο συγκρίσιμος σημερινός αισθητήρας με τον Sentinel-2 MSI, οπότε διερευνώνται οι άμεσες συγκρίσεις και οι δυνατότητες σύνθεσης δεδομένων.

Τα ευρήματα επιβεβαιώνουν ότι ο Sentinel-2 έχει εξαιρετική απόδοση για την επίτευξη πολλών βασικών επιστημονικών στόχων και στόχων παρακολούθησης των κοραλλιογενών υφάλων. Λαμβάνοντας υπόψη τα σύννεφα και την ηλιακή λάμψη, ο ρυθμός συλλογής χρήσιμων εικόνων για ένα μεγάλο μέρος των υφάλων είναι πιθανόν να είναι περίπου 20 καθαρές εικόνες κατά μέσο όρο ετησίως, δίνοντας νέες δυνατότητες για την αξιολόγηση διαταραχών και επιπτώσεων μικρής χρονικής κλίμακας. Η χωρική ανάλυση των 10 μέτρων αποτελεί βασικό όριο για την οριοθέτηση βενθικών χαρακτηριστικών ενδιαφέροντος, όπως οι κοραλλιογενείς δομές, και υπάρχουν ενδείξεις από δεδομένα εικόνων και πεδίου ότι η λεύκανση είναι ανιχνεύσιμη. Τα δεδομένα του Sentinel-2 μπορούν να αξιοποιηθούν άμεσα με τις υπάρχουσες μεθόδους, ώστε να παρέχουν ένα νέο επίπεδο πληροφοριών για την παρακολούθηση των υφάλων σε σύγκριση με τις πληροφορίες που ήταν προηγουμένως διαθέσιμες μέσω τηλεπισκόπησης.

Σε συνδυασμό με τον Landsat 8 και το ιστορικό αρχείο Landsat, τα δεδομένα που συλλέγονται σήμερα θα είναι ανεκτίμητα για τις επόμενες δεκαετίες ή και αιώνες.Σε αυτό το πλαίσιο, το κύριο μειονέκτημα της αποστολής Sentinel-2 είναι ότι περίπου το 12% των υφάλων του πλανήτη βρίσκονται σήμερα εκτός του σχεδίου λήψης και δεν απεικονίζονται. Παραδόξως, για μια ευρωπαϊκή πρωτοβουλία, οι κοραλλιογενείς ύφαλοι στα ευρωπαϊκά εδάφη είναι από τους χειρότερα απεικονιζόμενους παγκοσμίως. Αυτές οι παραλείψεις -περίπου μόνο το 1/200 της περιοχής που απεικονίζεται σήμερα- περιορίζουν την παγκόσμια εμβέλεια, η οποία διαφορετικά θα αποτελούσε ένα από τα μεγαλύτερα πλεονεκτήματα του Sentinel-2.