Архив
Том 21, 2024
Том 20, 2023
Том 19, 2022
Том 18, 2021
Том 17, 2020
Том 16, 2019 г.
Том 15, 2018 г.
Том 14, 2017 г.
Том 13, 2016 г.
Том 12, 2015 г.
Том 11, 2014 г.
Том 10, 2013 г.
Том 9, 2012 г.
Том 8, 2011 г.
Том 7, 2010 г.
Выпуск 6, 2009 г.
Выпуск 5, 2008 г.
Выпуск 4, 2007 г.
Выпуск 3, 2006 г.
Выпуск 2, 2005 г.
Выпуск 1, 2004 г.
Поиск
Найти:
Подписка/отписка
на рассылку новостей
Ваш e-mail:
ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 5. С. 50-68

Анализ и верификация алгоритмов определения мутности и концентрации взвешенного вещества, имплементированных в программный комплекс ACOLITE

П.Д. Жаданова 1 , К.Р. Назирова 1 
1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 14.10.2023
DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-5-50-68
Получение количественной информации о физических и гидрооптических параметрах морской среды на основе данных дистанционного зондирования является одной из актуальных задач спутниковой океанологии. В работе представлен подробный обзор современных алгоритмов Nechad и Dogliotti после применения атмосферной коррекции ACOLITE DSF. Подробно изложена методика расчётов оптических параметров морской воды по упомянутым выше алгоритмам и описан опыт использования различных стандартных спутниковых алгоритмов в прибрежных зонах Каспийского и Чёрного морей. Приведены примеры расчётов концентрации взвешенного вещества и мутности морской воды в тестовых приустьевых районах. Цель работы состояла в проведении верификации алгоритмов расчёта концентрации взвешенного вещества и мутности морской воды в тестовых районах с помощью результатов квазисинхронных in situ измерений. Установлено, что применение стандартного алгоритма Nechad для расчёта мутности морской воды даёт высокую корреляцию с результатами подспутниковых измерений в приустьевых районах р. Мзымты при значениях мутности <50 NTU (англ. Nephelometric Turbidity Unit). Показана возможность использования алгоритма Dogliotti в различных географических районах при условии высокой степени замутнённости прибрежных вод (≥100 NTU). Полученные результаты могут служить методической рекомендацией к использованию рассматриваемых в работе алгоритмов в прибрежных районах Чёрного и Каспийского морей.
Ключевые слова: мутность воды, концентрация взвешенного вещества, измерения in situ, ACOLITE, MSI Sentinel 2, OLI/TIRS Landsat-8, -9, Каспийское море, Терек, Сулак, Чёрное море, Мзымта
Полный текст

Список литературы:

  1. Джаошвили Ш. Реки Черного моря: Технический отчет № 71. Европейское агентство по охране окружающей среды, 2002. 58 с.
  2. Дрожжина К. В. Особенности природно-климатических условий бассейна реки Мзымта для целей рекреационной деятельности // Молодой ученый. 2013. № 5(52). С. 196–198.
  3. Завьялов П. О., Маккавеев П. Н., Коновалов Б. В. и др. Гидрофизические и гидрохимические характеристики морских акваторий у устьев малых рек российского побережья Черного моря // Океанология. 2014. Т. 54. № 3. С. 293–308. DOI: 10.7868/S0030157414030150.
  4. Лаврова О. Ю., Митягина М. И., Костяной А. Г. Спутниковые методы выявления и мониторинга зон экологического риска морских акваторий. М.: ИКИ РАН, 2016. 334 с.
  5. Лаврова О. Ю., Назирова К. Р., Алферьева Я. О. и др. Сопоставление параметров плюмов рек Сулак и Терек на основе спутниковых данных и измерений in situ // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 5. C. 264–283. DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-5-264-283.
  6. Назирова К. Р., Лаврова О. Ю., Краюшкин Е. В. и др. Особенности выявления параметров речного плюма контактными и дистанционными методами // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 2. С. 227–243. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-2-227-243.
  7. Barreneche J. M., Guigou B., Gallego F. et al. Monitoring Uruguay’s freshwaters from space: An assessment of different satellite image processing schemes for chlorophyll-a estimation // Remote Sensing Applications: Society and Environment. 2023. V. 29. Article 100891. https://doi.org/10.1016/j.rsase.2022.100891.
  8. Dogliotti A. I., Ruddick K. G., Nechad B. et al. A single algorithm to retrieve turbidity from remotely-sensed data in all coastal and estuarine waters // Remote Sensing of Environment. 2015. V. 156. P. 157–168. https://doi.org/10.1016/j.rse.2014.09.020.
  9. Doxaran D., Froidefond J. M., Castaing P., Babin M. Dynamics of the turbidity maximum zone in a macrotidal estuary (the Gironde, France): Observations from field and MODIS satellite data // Estuarine, Coastal and Shelf Science. 2009. V. 81. No. 3. P. 321–332. DOI: 10.1016/j.ecss.2008.11.013.
  10. Kopelevich O. V., Sheberstov S. V., Burenkov V. I. et al. Assessment of underwater irradiance and absorption of solar radiation at water column from satellite data // Current Research on Remote Sensing, Laser Probing, and Imagery in Natural Waters: Proc. SPIE. 2007. V. 6615. P. 56–66. https://doi.org/10.1117/12.740441.
  11. Kuhn C., de Matos Valerio A., Ward N. et al. Performance of Landsat-8 and Sentinel 2 surface reflectance products for river remote sensing retrievals of chlorophyll-a and turbidity // Remote Sensing of Environment. 2019. V. 224. P. 104–118. https://doi.org/10.1016/j.rse.2019.01.023.
  12. Maciel F. P., Pedocchi F. Evaluation of ACOLITE atmospheric correction methods for Landsat-8 and Sentinel 2 in the Río de la Plata turbid coastal waters // Intern. J. Remote Sensing. 2021. V. 43. P. 215–240. https://doi.org/10.1080/01431161.2021.2009149.
  13. Nazirova K., Alferyeva Y., Lavrova O. et al. Comparison of in situ and remote-sensing methods to determine turbidity and concentration of suspended matter in the estuary zone of the Mzymta river, Black Sea // Remote Sensing. 2021. V. 13. No. 1. Article 143. https://doi.org/10.3390/rs13010143.
  14. Nechad B., Ruddick K. G., Neukermans G. Calibration and validation of a generic multisensor algorithm for mapping of turbidity in coastal waters // Remote Sensing of the Ocean, Sea Ice, and Large Water Regions. 2009. V. 7473. P. 161–171. https://doi.org/10.1117/12.830700.
  15. Nechad B., Ruddick K. G., Park Y. Calibration and validation of a generic multisensor algorithm for mapping of total suspended matter in turbid waters // Remote Sensing of Environment. 2010. V. 114(4). P. 854–866. https://doi.org/10.1016/j.rse.2009.11.022.
  16. Nechad B., Ruddick K., Schroeder T. et al. Coastcolour round robin datasets: a database to evaluate the performance of algorithms for the retrieval of water quality parameters in coastal waters // Earth System Science Data. 2015. V. 7. No. 7. P. 319–348. https://doi.org/10.5194/essd-7-319-2015.
  17. Vanhellemont Q. (2019a) Adaptation of the dark spectrum fitting atmospheric correction for aquatic applications of the Landsat and Sentinel 2 archives // Remote Sensing of Environment. 2019. V. 225. P. 175–192. https://doi.org/10.1016/j.rse.2019.03.010.
  18. Vanhellemont Q. (2019b) Daily metre-scale mapping of water turbidity using CubeSat imagery // Optics Express. 2019. V. 27. P. A1372–A1399. https://doi.org/10.1364/OE.27.0A1372.
  19. Vanhellemont Q. Sensitivity analysis of the dark spectrum fitting atmospheric correction for metre- and decametre-scale satellite imagery using autonomous hyperspectral radiometry // Optics Express. 2020. V. 28. P. 29948–29965. https://doi.org/10.1364/OE.397456.
  20. Vanhellemont Q., Ruddick K. Turbid wakes associated with offshore wind turbines observed with Landsat 8 // Remote Sensing of Environment. 2014. V. 145. P. 105–115. https://doi.org/10.1016/j.rse.2014.01.009.
  21. Vanhellemont Q., Ruddick K. Advantages of high quality SWIR bands for ocean colour processing: Examples from Landsat-8 // Remote Sensing of Environment. 2015. V. 161. P. 89–106. https://doi.org/10.1016/j.rse.2015.02.007.
  22. Vanhellemont Q., Ruddick K. Acolite for Sentinel 2: Aquatic applications of MSI imagery // Proc. 2016 ESA Living Planet Symp. Prague, Czech Republic, 2016. P. 9–13.
  23. Vanhellemont Q., Ruddick  K. Atmospheric correction of metre-scale optical satellite data for inland and coastal water applications // Remote Sensing of Environment. 2018. V. 216. P. 586–597. https://doi.org/10.1016/j.rse.2018.07.015.
  24. Vanhellemont Q., Ruddick K. Atmospheric correction of Sentinel 3/OLCI data for mapping of suspended particulate matter and chlorophyll-a concentration in Belgian turbid coastal waters // Remote Sensing of Environment. 2021. V. 256. Article 112284. https://doi.org/10.1016/j.rse.2021.112284.
  25. Wang J., Lee Z., Wang  D. et al. Atmospheric correction over coastal waters with aerosol properties constrained by multi-pixel observations // Remote Sensing of Environment. 2021. V. 265. Article 112633. https://doi.org/10.1016/j.rse.2021.112633.