Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2025. Т. 22. № 1. С. 244-258
Сравнение результатов определения полей мутности и концентрации взвешенного вещества для рек Мзымты, Сулак и Терек по спутниковым данным и натурным измерениям
Н.А. Князев
1 , П.Д. Жаданова
1 1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 03.12.2024
DOI: 10.21046/2070-7401-2025-22-1-244-258
Представлено сравнение результатов применения алгоритмов для определения полей мутности и концентрации взвешенного вещества речных выносов, исследуемых по оптическим изображениям спутниковых систем Sentinel-2, Landsat-8, -9. В качестве районов исследования были выбраны р. Мзымта Черноморского побережья, а также реки Сулак и Терек, впадающие в Каспийское море. Для оценки параметров взвешенного вещества в приустьевых границах речных выносов были использованы алгоритмы Nechad и Dogliotti, реализуемые в программном комплексе ACOLITE. Полученные по алгоритмам значения мутности и концентрации взвешенного вещества сравнивались с натурными измерениями. Итоговые результаты сравнения выявили высокие корреляционные зависимости при применении алгоритма Nechad для разных регионов при небольших скоростях ветра (до 2 м/с). При работе с акваториями с мутностью выше 70 NTU (англ. Nephelometric Turbidity Unit) или при большой скорости ветра выявился сильный разброс измеряемых алгоритмом значений с натурными измерениями. Алгоритм Dogliotti хорошо зарекомендовал себя для рек Мзымты и Терек, но наилучшее соответствие было достигнуто при больших значениях мутности, >1000 NTU, что наблюдалось только для р. Терек.
Ключевые слова: спутниковый мониторинг, Sentinel, Landsat, натурные измерения, мутность воды, концентрация взвешенного вещества, ACOLITE, Мзымта, Сулак, Терек
Полный текстСписок литературы:
- Джаошвили Ш. Реки Черного моря. Технический отчёт. № 71. Европейское агентство по охране окружающей среды, 2002. 58 с. http://www.eea.europa.eu/ru/publications/technical_report_2002_71/at_download/file.
- Жаданова П. Д., Назирова К. Р. Анализ и верификация алгоритмов определения мутности и концентрации взвешенного вещества, имплементированных в программный комплекс ACOLITE // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 5. С. 50–68. DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-5-50-68.
- 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.
- Лаврова О. Ю., Митягина М. И., Уваров И. А., Лупян Е. А. Текущие возможности и опыт использования информационной системы See the Sea для изучения и мониторинга явлений и процессов на морской поверхности // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 3. С. 266–287. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-3-266-287.
- 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. С. 264–283. DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-5-264-283.
- Лупян Е. А., Матвеев А. А., Уваров И. А., Бочарова Т. Ю., Лаврова О. Ю., Митягина М. И. Спутниковый сервис See The Sea — инструмент для изучения процессов и явлений на поверхности океана // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. № 2. С. 251–261.
- 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.
- Назирова К. Р., Лаврова О. Ю., Алферьева Я. О., Князев Н. А. Пространственно-временная изменчивость плюмов рек Терек и Сулак по спутниковым данным и синхронным натурным измерениям // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 5. С. 285–303. DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-5-285-303.
- Назирова К. Р., Жаданова П. Д., Князев Н. А. Результаты многолетних исследований полей мутности и концентрации взвешенного вещества в приустьевой зоне р. Мзымты на основе натурных измерений и спутниковых данных // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 5. С. 321–332. DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-5-321-332.
- 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.
- 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.
- Dzwonkowski B., Yan X.-H. Tracking of a Chesapeake Bay estuarine outflow plume with satellite-based ocean color data // Continental Shelf Research. 2005. V. 25. P. 1942–1958. DOI: 10.1016/j.csr.2005.06.011.
- Johnson D. R., Weidemann A., Arnone R. et al. Chesapeake Bay outflow plume and coastal upwelling events: physical and optical properties // J. Geophysical Research. 2001. V. 106. P. 11613–11622. https://doi. org/10.1016/j.rse.2013.08.015.
- Lavrova O. Yu., Soloviev D. M., Strochkov M. A. et al. River plumes investigation using Sentinel-2A MSI and Landsat-8 OLI data // Proc. SPIE. 2016. V. 9999. Article 99990G. https://doi.org/10.1117/12.2241312.
- 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. 2022. V. 43. P. 215–240. https://doi.org/10.1080/01431161.2021.2009149.
- 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.
- 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. P. 854–866. https://doi.org/10.1016/j.rse.2009.11.022.
- 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.
- Osadchiev A., Sedakov R. Spreading dynamics of small river plumes off the northeastern coast of the Black Sea observed by Landsat-8 and Sentinel-2 // Remote Sensing Environment. 2019. V. 221. P. 522–533. DOI: 10.1016/j.rse.2018.11.043.
- 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.