3 research outputs found
Sentinel-2/MSI applications for European Union Water Framework Directive reporting purposes
EL veepoliitika raamdirektiiv kohustab seirata jĂ€rvi, mille suurus on vĂ€hemalt 50 ha ja hinnata nende ökoloogilist seisundit. EesmĂ€rgiks on saavutada vee ökoloogiline seisund vĂ€hemalt âheaâ, vajadusel rakendada meetmeprogramme selle saavutamiseks. S2/MSI-l on sobiv ruumiline lahutus 10, 20, 60 m, mis vĂ”imaldab uute rakenduste arendamist jĂ€rvedes, et tĂ€ita EL veepoliitika raamdirektiivi nĂ”udeid. MĂ”lema satelliidi, S2A ja S2B, korral on ajaline lahutus kesklaiustel 2-3 pĂ€eva, mis annab vĂ”imaluse analĂŒĂŒsida rohkem andmeid, et testida ja arendada uusi rakendusi S2/MSI satelliitidele. Veelgi enam, suur ajaline lahutus annab vĂ”imaluse koostada aegridu ja hinnata chl-a dĂŒnaamikat jĂ€rvedes ja rannikualadel.
S2/MSI on taimkatte kaugseire satelliit, mistĂ”ttu on oluline vĂ”rrelda erinevaid atmosfÀÀrikorrektsiooni protsessoreid, et leida parim vee kaugseireks. Kuna edukas atmosfÀÀrikorrektsioon on oluline eeldus chl-a algoritmide arendamisel, siis töö kĂ€igus testiti nelja erinevat atmosfÀÀrikorrektsiooni: ACOLITE, C2RCC, Polymer ja Sen2Cor. Töö ĂŒheks eesmĂ€rgiks oli leida parim atmosfÀÀrikorrektsioon, siis pĂ”hinedes 6-le kontaktmÔÔtmiste ja satelliidiandmete vĂ”rdlusele, osutus valituks C2RCC, millel oli kĂ”ige kĂ”rgem vee peegeldusteguri korrelatsioon pĂ”hilistel chl-a algoritmi arendamise kanalitel vĂ”rreldes in situ vee peegeldusteguriga.
Chl-a on pÔhiline parameeter vee ökoloogilise seisundiklassi hindamisel, seetÔttu teine osa uurimistööst hÔlmas chl-a algoritmide testimist ja arendamist S2/MSI kanalite jaoks. Kuna S2/MSI kanal (665 nm) chl-a neeldumispiigi lÀhedal on laiem (38 nm) kui S3/OLCI (7.5 nm) kanal, siis uurimistöö kÀigus viidi lÀbi vÔrdlus chl-a kanalite vahel, mis nÀitas, et S2/MSI on vÔimeline tuvastama chl-a erinevate kontsentratsioonide korral.. Edasine uurimine selgitas, et C2RCC ei ole vÔimeline andma tÀpseid tulemusi vÀikeste, kitsaste jÀrvede korral, kus naabrusefekt mÔjutab kaldaÀÀrseid piksleid. SeetÔttu on vÀga oluline arendada korrektsioone ka naabrusefekti eemaldamise jaoks, mis aitaksid vÀltida segupiksleid. Madalates jÀrvedes, mÀngib olulist rolli ka pÔhjaefekt, mis mÔjutab piksleid kaldaÀÀrsetes alades ja segab vee peegeldustegurit pÔhjast tuleva peegeldusega. Kuna atmosfÀÀrikorrektsioon on vÀga tÀhtis protseduur, siis kÀib pidev algoritmide testimine ja arendamine, et tagada parim Level-2 piltide informatsioon, et oleks vÔimalik arendada vÀlja uusi rakendusi.
56
MĂ”nedel juhtudel, kus naabrusefekt on vĂ€iksem, eriti suuremates jĂ€rvedes (ĂŒle 90 ha) ja kus jĂ€rv on ĂŒmmargune, seal on vĂ”imalik hinnata chl-a vees, kasutades empiirilisi algoritme. Standard C2RCC algoritm hindas jĂ€rjepidevalt chl-a, kas liiga kĂ”rgeks vĂ”i liiga madalaks, kuid siiski sĂ€ilitas chl-a dĂŒnaamika sarnaselt in situ mÔÔtmistega. MCI-l pĂ”hinev algoritm nĂ€itas hĂ€id tulemusi kĂ”rge chl-a jĂ€rvedes, koos Three-Band NIR Red Model (1/R665-1/R705)*R740 ja R705 - ((R665 + R740)/2) algoritmiga. Madala chl-a ja kĂ”rge TSM sisaldusega jĂ€rvedes töötas hĂ€sti Four-Band NIR Red Model algoritm (1/R665-1/R705)/(1/R740-1/R705), mis eemaldab TSM segava mĂ”ju, ning lisaks eelnevalt nimetatud Three-Band NIR Red Model algoritm.
Veelgi enam, atmosfÀÀrikorrektsioon C2RCC ei ole vÀga tundlik hindamaks chl-a neeldumist 665 nm kanali juures, sest chl-a neeldumispiik ei ole vÀga hÀsti nÀha vee peegeldustegurilt tÀnu naabrusefektile vÀikestes jÀrvede. See tÀhendab, et vajalikud on valideerimisandmed optiliselt keerukatest jÀrvedest, et arendada atmosfÀÀrikorrektsioone. Siiski on satelliidi andmetelt saadud chl-a arv kaks korda suurem kui in situ mÔÔtmistelt saadud arv, mis annab vÔimaluse koguda kaks korda rohkem andmeid jÀrvedest.
S2/MSI-l on palju eeliseid, et tuletada veekvaliteedi parameetreid vÀikejÀrvedel, et tÀita EU veepoliitika raamdirektiivi. AtmosfÀÀrikorrektsioonide parandused ja tÀiustused on vÀga vajalikud, et oleks vÔimalik kasutada S2/MSI eeliseid in situ mÔÔtmiste ees ja tagada regulaarne seire vÀikejÀrvedes
A Spectral Decomposition Algorithm for Estimating Chlorophyll-a Concentrations in Lake Taihu, China
The complex interactions among optically active substances in Case II waters make it difficult to associate the variability in spectral radiance (or reflectance) to any single component. In the present study, we developed a four end-member spectral decomposition model to estimate chlorophyll-a concentrations in a eutrophic shallow lakeâLake Taihu. The new model was constructed by simulated spectral data from Hydrolight and was successfully validated using both of simulated reflectance and in situ reflectance data. Using MEdium Resolution Imaging Spectrometer (MERIS) images, the accuracy of the new model was estimated and compared with other published models. According to the MERIS retrieved results, the spatial distribution of chlorophyll-a concentrations and its relationship with environment factors were analyzed. The application of the new model and its limits to estimate water surface chlorophyll-a concentrations in turbid lakes is also discussed