Дистанционное зондирование воды - Water remote sensing

Дистанционное зондирование воды изучает цвет воды через наблюдение спектр воды, покидающей радиацию. Из исследования этого спектра можно сделать вывод о концентрации оптически активных компонентов верхнего слоя водоема с помощью конкретных алгоритмы.[1]Качество воды мониторинг со стороны дистанционное зондирование и приборам ближнего действия уделяется значительное внимание с момента создания Рамочной директивы ЕС по воде.[1]

Путь, пройденный светом от солнца через водоем к датчику дистанционного зондирования [1]

История

Если дистанционное зондирование воды определяется как наблюдение за водой на расстоянии с целью описания ее цвета, состояния здоровья, уровней насыщенности и т. Д. Без взятия проб воды, постепенное развитие понимания прозрачности природных вод и Причина их ясности, изменчивость и окраска была начерчена со времен Генри Хадсона (1600) до Чандрасекхары Рамана (1930).[2] Однако разработка методов дистанционного зондирования воды (с использованием спутниковых изображений, самолетов или оптических устройств ближнего действия) не началась до начала 1970-х годов. Эти первые методы измеряли спектральный и термические различия в энергии, излучаемой водными поверхностями. В целом были установлены эмпирические зависимости между спектральными свойствами и параметрами качества воды водоема.[3] В 1974 году Ричи и др. (1974) [4] разработал эмпирический подход к определению взвешенных отложений. Такого рода эмпирические модели можно использовать только для определения параметров качества воды водоемов с аналогичными условиями. В 1992 году аналитический подход был использован Schiebe et al. (1992).[5] Этот подход был основан на оптических характеристиках воды и параметрах качества воды для разработки физически обоснованной модели взаимосвязи между спектральными и физическими свойствами исследуемой поверхностной воды. Эта физически обоснованная модель была успешно применена для оценки концентраций взвешенных наносов.[3][5][6]

Обучающие машины для социальных сетей.[7]

Функция

Приборы дистанционного зондирования воды позволяют регистрировать цвет водоема, что дает информацию о наличии и содержании оптически активных природных компонентов воды. Спектр цвета воды определяется как видимое оптическое свойство (АОП) воды. Это означает, что на цвет воды влияет угловое распределение светового поля, а также природа и количество веществ в среде, в данном случае воды.[8] Таким образом, значение этого параметра будет меняться с изменениями оптических свойств и концентраций оптически активных веществ в воде, собственных оптических свойств или IOPS.[1] IOPS не зависят от углового распределения света, но они также зависят от типа и веществ, присутствующих в среде.[8] Например, диффузный коэффициент затухания нисходящей освещенности, Kd (часто используется как показатель прозрачности воды или мутность океана ) определяется как АОП, а коэффициент поглощения и коэффициент рассеяния среды определены как IOPS.[8]Существует два разных подхода к определению концентрации оптически активных компонентов воды путем исследования спектров. Первый подход состоит из эмпирических алгоритмов, основанных на статистических отношениях, а второй подход состоит из аналитических алгоритмов, основанных на инверсии откалиброванных биооптических моделей.[1][8] Точная калибровка используемых соотношений / моделей является важным условием для успешной инверсии методов дистанционного зондирования воды и определения концентрации параметров качества воды на основе наблюдаемых данных спектрального дистанционного зондирования.[1]Таким образом, эти методы зависят от их способности регистрировать эти изменения в спектральной характеристике света, обратно рассеянного от поверхности воды, и связывать эти зарегистрированные изменения с параметрами качества воды с помощью эмпирических или аналитических подходов. В зависимости от интересующих составляющих воды и используемого датчика будут проанализированы различные части спектра.[3]

Вклад

Пример конкретных спектров поглощения фитопланктона. На этом графике видны характерные синий и красный пики Ch-a при 438 нм и 676 нм. Другой видимый пик - максимум поглощения цианофикоцианина при 624 нм.[1]

С помощью оптических устройств ближнего действия (например, спектрометры, радиометры ), самолетов или вертолетов (дистанционное зондирование с воздуха) и спутников (дистанционное зондирование из космоса) измеряется свет, отраженный от водных объектов. Например, алгоритмы используются для получения таких параметров, как хлорофилл-а (Chl-a) и концентрация взвешенных частиц (SPM), поглощение окрашенное растворенное органическое вещество при 440 нм (aCDOM) и глубина секки.[1] Измерение этих значений даст представление о качестве воды исследуемого водоема. Очень высокая концентрация зеленых пигментов, таких как хлорофилл, может указывать на присутствие цветения водорослей, например, из-за процессов эвтрофикации. Таким образом, концентрация хлорофилла может использоваться в качестве косвенного показателя или индикатора трофического состояния водоема. Таким же образом другие оптические параметры качества, такие как взвешенные частицы или взвешенные твердые частицы (SPM), окрашенные растворенные органические вещества (CDOM), прозрачность (Kd) и хлорофилл-a (Chl-a), могут использоваться для контроля качества воды. .[1]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм час я Лаанен, М. (2007) ".Yellow Matters - Улучшение дистанционного зондирования цветных растворенных органических веществ во внутренних пресных водах "Докторская диссертация. Vrije Universiteit Amsterdam: The NL.
  2. ^ Марсель, Р., Вернанд и Винфрид В.К. Гискес (2012), «Оптика океана с 1600 (Гудзон) до 1930 (Раман) Сдвиг интерпретации естественной окраски воды», Париж, Франция: Союз океанографов Франции (опубликовано 1 января 2012 года)
  3. ^ а б c Ричи, Дж. К.; Zimba, P.V .; Эверитт, Дж. (2003), «Методы дистанционного зондирования для оценки качества воды», Американское общество фотограмметрической инженерии и дистанционного зондирования, 69: 695-704.
  4. ^ Ritchie, J.C .; McHenry, J.R .; Schiebe, F.R .; Уилсон, Р. Б. (1974), «Взаимосвязь отраженного солнечного излучения и концентрации наносов в поверхностных водах водохранилищ», Remote Sensing of Earth Resources Vol. III (Ф. Шахрокхи, редактор), Космический институт Университета Теннесси, Таллахома, Теннесси, 3: 57–72
  5. ^ а б Schiebe, F.R., Harrington, Jr., J.A .; Ричи, Дж. К. (1992), «Дистанционное зондирование взвешенных отложений: озеро Шико, проект Арканзаса», Международный журнал дистанционного зондирования, 13 (8): 1487–1509
  6. ^ Харрингтон, Дж. А. младший, Шибе, ФР .; Никс, Дж. Ф. (1992). «Дистанционное зондирование озера Шико, Арканзас: мониторинг взвешенных отложений, мутности и глубины секки с помощью Landsat MSS», Remote Sensing of Environment, 39 (1): 15–27
  7. ^ http://www.waterforecast.net
  8. ^ а б c d IOCCG (2000). Дистанционное зондирование цвета океана в прибрежных и других оптически сложных водах. Sathyendranath, S. (ed.), Reports of the International Ocean-Color Coordinating Group, No. 3, IOCCG, Dartmouth, Canada.

внешняя ссылка