[Гіперспектральныя прымяненні] Маніторынг цыянабактэрый у возеры Тайху на аснове спадарожніка Xiguang-1 05 (Tianxianpeihao)

Уводзіны ў перадумовы

Тэхналогія спадарожнікавага дыстанцыйнага зандзіравання адыгрывае вырашальную ролю ў маніторынгу якасці ўнутраных вод, дазваляючы атрымліваць ключавыя параметры якасці вады на вялікай плошчы адносна хутка і з нізкімі выдаткамі. Аднак маніторынг якасці ўнутраных вод таксама прад'яўляе высокія патрабаванні да тэхналогіі спадарожнікавага дыстанцыйнага зандзіравання: невялікія вадаёмы патрабуюць высокага прасторавага разрознення; хутка зменлівая якасць вады патрабуе высокага часавага разрознення; а складаныя і зменлівыя аптычныя характарыстыкі вадаёмаў патрабуюць высокага спектральнага разрознення. Такім чынам, спадарожнікавыя дадзеныя, якія адначасова адпавядаюць высокаму прастораваму, высокаму часаваму і высокаму спектральнаму разрозненню, маюць значныя перавагі ў маніторынгу ўнутраных вод.

Фікацыянін (ПК) — распаўсюджаны супігмент цыянабактэрый. Яго пік паглынання сканцэнтраваны ў дыяпазоне каля 620–650 нм, таму ў гэтай паласе будзе назірацца лакальнае паніжэнне паглынання (або адносна нізкая адлюстравальная здольнасць).

Калі на паверхні вады прысутнічае багатая супольнасць цыянабактэрый, Rrs(l) будзе адносна меншым у гэтай паласе паглынання, і звычайна паглынанне па абодва бакі паласы невялікае або адсутнічае. Зыходзячы з гэтага прынцыпу «лакальнай дэпрэсіі», глыбіню паглынання можна колькасна вызначыць метадам «вышыня піка/базавая лінія», што служыць індыкатарам прысутнасці і канцэнтрацыі PC.

Метады і прынцыпы

Для разліку былі адабраны дадзеныя аб адлюстраванні паверхні спадарожнікаў Sentinel-2 L2C і Xiguang-1 05 (Tianxianpei), якія праляцелі над гэтым раёнам каля 18 чэрвеня 2025 года. Воблачнасць складала менш за 10%, а надвор'е было ясным да і пасля пралёту спадарожнікаў над гэтым раёнам.

Табліца 1. Параметры спадарожніка Xiguang-1 05 (Цяньсяньпэй)

Табліца 2 Параметры дыяпазону Sentinel-2

Індэкс фікацыяніну (PCI)

Аптымальная гіперспектральная паласа складае 620–650 нм. У дыяпазоне ад 600 нм да 650 нм у якасці базавай лініі выконваецца лінейная інтэрпаляцыя. Розніца паміж гэтым базавым значэннем пры 620 нм і фактычным Rrs(620) затым выкарыстоўваецца ў якасці PCI. Калі розніца адмоўная (паглынанне), для выражэння «інтэнсіўнасці паглынання» звычайна выкарыстоўваецца абсалютнае значэнне або супрацьлеглы знак.

Аналіз вынікаў

У гэтым параўнанні выкарыстоўваюцца дадзеныя са спадарожніка Xiguang-1 05 (таксама вядомага як Tianxianpei) і Sentinel-2. Вынікі параўнання наступныя:

Малюнак 1. Кампазітны RGB-выява Sentinel-2 20250616

Малюнак 2. RGB-сінтэз Xiguang No. 1 05 Star (Tianxianpeihao) 20250618

Малюнак 3. Размеркаванне PCI Sentinel-2 (20250616)

Малюнак 4. Карта размеркавання PCI спадарожніка Xiguang-1 05 (Цяньсяньпэй) 20250618

Параўнанне вышэйзгаданых карт размеркавання паказвае, што прасторавыя тэндэнцыі размеркавання спадарожніка Xiguang-1 05 (Tianxianpei) і Sentinel-2 PCI даволі паслядоўныя і ў цэлым падобныя. У заходнім рэгіёне возера Тайху назіраецца моцнае красаванне цыянабактэрый, верагодна, з-за канцэнтрацыі рэк, якія ўпадаюць у возера і прыносяць вялікую колькасць пажыўных рэчываў, якія спрыяюць росту водарасцяў, што прыводзіць да красавання цыянабактэрый і павышэння канцэнтрацыі хларафіла а. Цэнтральны і ўсходні рэгіёны возера Тайху менш пацярпелі, што прывяло да лепшай якасці вады, чым у заходнім рэгіёне. Ва ўсходняй частцы возера растуць водныя расліны, і канцэнтрацыя хларафіла а ніжэйшая. Цэнтральная зона возера з'яўляецца зонай распаўсюджвання маштабнага красавання; калі красаванне адбываецца летам, яно пакрывае вялікую плошчу. Красаванне рэдка сустракаецца ў паўднёва-заходняй частцы возера, а ва ўсходняй частцы возера Тайху амаль не сустракаецца, што сведчыць пра лепшае асяроддзе ва ўсходняй частцы возера Тайху. У цэнтральнай частцы возера існуюць некаторыя адрозненні, галоўным чынам з-за варыяцый у часе пралёту спадарожнікаў; летняе красаванне цыянабактэрый у возеры Тайху дэманструе значныя часавыя адрозненні.

У цэлым, індэкс PCI спадарожніка Xiguang-1 05 (Tianxianpeihao) захоўвае высокую ступень узгодненасці і зручнасці выкарыстання з вынікамі дадзеных Sentinel-2.