Teledetekcyjne monitorowanie jakości wód w Zalewie Wiślanym

• Autorzy: Osińska-Skotak K.

Warianty tytułu

EN

Water quality monitoring of Vistula Lagoon using remote sensing

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Badania nad możliwościami wykorzystania technik teledetekcyjnych do operacyjnego monitorowania stanu jakości wód Zalewu Wiślanego są prowadzone od roku 2006. Prace badawcze wykonywano w ramach trzech projektów międzynarodowych: SWANLAKE (projekt ESA Category-1 LBR), MONTRANSAT (projektu typu INTERREG dofinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Sąsiedztwa Litwa, Polska, Obwód Kaliningradzki Federacji Rosyjskiej) i VISLA (projekt dofinansowany ze środków Norweskiego Mechanizmu Finansowego). W prezentowanej pracy wykorzystano dane satelitarne rejestrowane przez skaner CHRIS/PROBA w trybie „Water”, pozyskującym dane w 18 kanałach spektralnych. Opracowaniu podlegało sześć bezchmurnych scen satelitarnych zarejestrowanych w latach 2007–2009. Obrazy satelitarne CHRIS/PROBA zostały poddane procesowi korekcji radiometrycznej, atmosferycznej i geometrycznej, a następnie dla tak przygotowanych danych przeprowadzono analizy statystyczne mające na celu otrzymanie formuł obliczeniowych umożliwiających uzyskanie rozkładów przestrzennych wybranych wskaźników jakości wody. Korekcję atmosferyczną wykonano przy zastosowaniu modelu ATCOR 2/3 w wersji 6.4.2. Dokonując analizy zależności między odbiciem spektralnym w punktach poboru wody a wartościami wskaźników jakości wody, określonymi metodami analitycznymi, otrzymano formuły empiryczne dla widzialności krążka Secchiego (R2=0.75), zawartości zawiesiny ogółem (R2=0.88) oraz zawartości chlorofilu-a (R2=0.73). Wyniki jakie uzyskano dla obszaru badawczego „Zalew Wiślany” wskazują na możliwość zastosowania danych CHRIS do operacyjnego określenia m.in. przezroczystości wód, zawartości zawiesiny ogółem oraz zawartości chlorofilu-a.

EN

The investigation possibilities of usage remote sensing techniques for water quality monitoring of Vistula Lagoon have been made since 2006. All research studies, presented in the article, have been done under three international projects: SWANLAKE (ESA Project Category-1 LBR), MONTRANSAT (INTERREG project co-financed from European Regional Development Fund within the framework Neighbourhood Programme Lithuania, Poland and Kaliningrad Region of Russian Federation) and VISLA (project co-financed within the frame Norway Grants). All presented in article analysis based on the six cloudless superspectral satellite images of CHRIS/PROBA (in “Water” mode, 18 spectral bands) acquired in 2007–2009. CHRIS/ PROBA images were processed according to successive steps: radiometric correction, atmospheric correction, geometric registration, water quality parameters extraction. CHRIS/PROBA satellite data was made using ATCOR 2/3 model – version 6.4.2. Water quality parameters were extracted using empirical and statistical relationships between CHRIS measured spectral reflectance and in situ measurements (regression based): Secchi disc depth (R2=0.75), suspended solids (R2=0.88), chlorophyll-a (R2=0.73). Results presented in article for Vistula Lagoon test site, shows the real possibilities of CHRIS satellite data usage for near real time determination of various water quality parameters like water transparency, total suspended solids, chlorophyll-a concentration.

Słowa kluczowe

PL

obrazy superspektralne; CHRIS/PROBA; jakość wód; Zalew Wiślany

EN

superspectral images; CHRIS/PROBA; water quality; Vistula Lagoon

• Wydawca: Zarząd Główny Stowarzyszenia Geodetów Polskich
• Czasopismo: Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 21
• Strony: 301--313
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz.

Twórcy

autor

Osińska-Skotak K.

• Zakład Fotogrametrii, Teledetekcji i Systemów Informacji Przestrzennej, Wydział Geodezji i Kartografii, Politechnika Warszawska

Bibliografia

• 1.Flink P., Lindell T., Ostlund C., 2001. Statistical analysis of hyperspectral data from two Swedish lakes. The Science of the Total Environment, vol. 268, 155–169.
• 2.Frauendorf J., 2002. Entwicklung und Anwendung von Fernerkundungsmethoden zur Ableitung von Wasserqualitätsparametern verschiedener Restseen des Braunkohlentagebaus in Mitteldeutschland, rozprawa doktorska. Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultät, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, 261 stron.
• 3.Garcia J.C., Moreno J., 2004. Removal of noises in CHRIS/PROBA images: application to the SPARC Campaign data. Proc. of the 2nd CHRIS/PROBA Workshop, 28-30 April 2004, ESA/ESRIN, Frascati, Italy, ESA SP-578, July 2004.
• 4.Giardino C., Pepe M., Brivio P.A., Ghezzi P., Zilioli E., 2001. Detecting chlorophyll, Secchi disk depth and surface temperature in a sub-alpine lake using Landsat imagery. The Science of the Total Environment, vol. 268, 19–29.
• 5.Harma P., Vepsalainen J., Hannonen T., Pyhalahti T., Kamari J., Kallio K., Eloheimo K., Koponen S., 2001. Detection of water quality using simulated satellite data and semiempirical algorithms in Finland. The Science of the Total Environment, vol. 268, 107–121.
• 6.Kallio K., Kutser T., Hannonen T., Koponen S., Pulliainen J., Vepsalainen J., Pyhalahti T., 2001. Retrieval of water quality from airborne imaging spectrometry of various lake types in different seasons. The Science of the Total Environment, vol. 268, 59–77.
• 7.Kloiber S.M., Brezonik P.L., Olmanson L.G., Bauer M.E., 2002. A procedure for regional lake water clarity assessment using Landsat multispectral data. Remote Sensing of Environment, vol. 82, 38–47.
• 8.Mannheim S., Segl K., Heim B., Kaufmann H., 2004. Monitoring of lake water quality using hyperspectral CHRIS-PROBA data. Proc. of the 2nd CHRIS/PROBA Workshop, 28- 30 April 2004, ESA/ESRIN, Frascati, Italy (ESA SP-578, July 2004).
• 9.Flink P., Lindell T., Ostlund C., 2001. Statistical analysis of hyperspectral data from two Swedish lakes. The Science of the Total Environment, vol. 268, 155–169.
• 10.Frauendorf J., 2002. Entwicklung und Anwendung von Fernerkundungsmethoden zur Ableitung von Wasserqualitätsparametern verschiedener Restseen des Braunkohlentagebaus in Mitteldeutschland, rozprawa doktorska. Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultät, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, 261 stron.
• 11.Garcia J.C., Moreno J., 2004. Removal of noises in CHRIS/PROBA images: application to the SPARC Campaign data. Proc. of the 2nd CHRIS/PROBA Workshop, 28-30 April 2004, ESA/ESRIN, Frascati, Italy, ESA SP-578, July 2004.
• 12.Giardino C., Pepe M., Brivio P.A., Ghezzi P., Zilioli E., 2001. Detecting chlorophyll, Secchi disk depth and surface temperature in a sub-alpine lake using Landsat imagery. The Science of the Total Environment, vol. 268, 19–29.
• 13.Harma P., Vepsalainen J., Hannonen T., Pyhalahti T., Kamari J., Kallio K., Eloheimo K., Koponen S., 2001. Detection of water quality using simulated satellite data and semiempirical algorithms in Finland. The Science of the Total Environment, vol. 268, 107–121.
• 14.Kallio K., Kutser T., Hannonen T., Koponen S., Pulliainen J., Vepsalainen J., Pyhalahti T., 2001. Retrieval of water quality from airborne imaging spectrometry of various lake types in different seasons. The Science of the Total Environment, vol. 268, 59–77.
• 15.Kloiber S.M., Brezonik P.L., Olmanson L.G., Bauer M.E., 2002. A procedure for regional lake water clarity assessment using Landsat multispectral data. Remote Sensing of Environment, vol. 82, 38–47.
• 16.Mannheim S., Segl K., Heim B., Kaufmann H., 2004. Monitoring of lake water quality using hyperspectral CHRIS-PROBA data. Proc. of the 2nd CHRIS/PROBA Workshop, 28- 30 April 2004, ESA/ESRIN, Frascati, Italy (ESA SP-578, July 2004).