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[Aplicaciones hiperespectrales] Monitoreo de cianobacterias en el lago Taihu basado en el satélite Xiguang-1 05 (Tianxianpeihao)
Introducción a los antecedentes
La tecnología de teledetección satelital desempeña un papel crucial en el monitoreo de la calidad del agua continental, permitiendo la obtención de parámetros clave en una amplia zona, con relativa rapidez y a bajo costo. Sin embargo, este monitoreo también impone altas exigencias a la tecnología de teledetección satelital: los cuerpos de agua pequeños requieren alta resolución espacial; la rápida variación de la calidad del agua exige alta resolución temporal; y las características ópticas complejas y variables de los cuerpos de agua requieren alta resolución espectral. Por lo tanto, los datos satelitales que cumplen simultáneamente con alta resolución espacial, temporal y espectral presentan ventajas significativas en el monitoreo del agua continental.
La ficocianina (PC) es un copigmento común en las cianobacterias. Su pico de absorción se concentra en el rango de aproximadamente 620–650 nm, por lo que habrá una depresión de la absorción local (o una reflectancia relativamente baja) en esta banda.
Cuando existe una abundante comunidad de cianobacterias en la superficie del agua, Rrs(l) será relativamente menor en esta banda de absorción, y generalmente hay poca o ninguna absorción a ambos lados de la banda. Basándose en este principio de "depresión local", la profundidad de absorción se puede cuantificar mediante el método de "altura del pico/línea base", sirviendo así como indicador de la presencia y concentración de PC.
Métodos y principios
Para el cálculo, se seleccionaron los datos de reflectancia superficial de los satélites Sentinel-2 L2C y Xiguang-1 05 (Tianxianpei) que sobrevolaron la zona alrededor del 18 de junio de 2025. La nubosidad era inferior al 10% y el tiempo estaba despejado antes y después del paso de los satélites por la zona.
Tabla 1. Parámetros del satélite Xiguang-1 05 (Tianxianpei)
Tabla 2. Parámetros de banda de Sentinel-2
Índice de ficocianina (PCI)
La banda hiperespectral óptima se encuentra entre 620 y 650 nm. Se realiza una interpolación lineal entre 600 y 650 nm como línea base. La diferencia entre este valor de línea base a 620 nm y el Rrs(620) real se utiliza como PCI. Cuando la diferencia es negativa (absorción), se suele tomar el valor absoluto o el signo opuesto para expresar la "intensidad de absorción".
Análisis de resultados
Esta comparación utiliza datos del satélite Xiguang-1 05 (también conocido como Tianxianpei) y de Sentinel-2. Los resultados de la comparación son los siguientes:
Figura 1. Imagen compuesta RGB de Sentinel-2, 16/06/2025
Figura 2. Síntesis RGB de Xiguang No. 1 05 Estrella (Tianxianpeihao) 20250618
Figura 3 Distribución de PCI de Sentinel-2 (20250616)
Figura 4. Mapa de distribución PCI del satélite Xiguang-1 05 (Tianxianpei) 20250618
La comparación de los mapas de distribución anteriores muestra que las tendencias de distribución espacial del satélite Xiguang-1 05 (Tianxianpei) y Sentinel-2 PCI son bastante consistentes y similares en general. La región occidental del lago Taihu experimenta floraciones severas de cianobacterias, probablemente debido a la concentración de ríos que desembocan en el lago, aportando grandes cantidades de nutrientes que promueven el crecimiento de algas, lo que lleva a floraciones de cianobacterias y un aumento en la concentración de clorofila a. Las regiones central y oriental del lago Taihu se ven menos afectadas, lo que resulta en una mejor calidad del agua que la región occidental. Las plantas acuáticas crecen en la parte oriental del lago y la concentración de clorofila a es menor. El área central del lago es una zona de distribución de floraciones a gran escala; una vez que ocurre una floración en verano, cubre una gran área. Las floraciones son raras en el área suroeste del lago, y casi no ocurren floraciones en el lago Taihu oriental, lo que indica un mejor ambiente en el este del lago Taihu. Existen algunas diferencias en el área central del lago, principalmente debido a variaciones en los tiempos de tránsito del satélite; las floraciones de cianobacterias de verano en el lago Taihu muestran diferencias temporales significativas.
En general, el índice PCI del satélite Xiguang-1 05 (Tianxianpeihao) mantiene un alto grado de coherencia y utilidad con los resultados de los datos de Sentinel-2.