Pemantauan konsentrasi klorofil dengan penginderaan jarak jauh—dasar penting untuk perlindungan dan pemulihan sumber daya air.

Perairan darat merupakan komponen penting dari ekosistem alami yang menjadi tumpuan kelangsungan hidup dan pembangunan umat manusia, memainkan peran yang tak tergantikan dalam penyediaan air, pengendalian kekeringan dan banjir, transportasi dan navigasi, pengaturan iklim, penyediaan habitat bagi organisme, dan pemeliharaan keanekaragaman hayati. Dalam beberapa tahun terakhir, di bawah pengaruh aktivitas manusia dan perubahan iklim, sumber daya air darat, lingkungan air, dan ekosistem perairan telah menghadapi berbagai tingkat masalah dan ancaman. Eutrofikasi dan ledakan alga yang diakibatkannya merupakan masalah pencemaran yang umum terjadi di perairan darat, dan keseimbangan antara pengembangan daerah aliran sungai dan koordinasi ekologis secara bertahap mendapat perhatian dari departemen terkait.

Pemantauan Konsentrasi Klorofil dengan Penginderaan Jauh

Saat ini, banyak peneliti baik di dalam maupun luar negeri menggunakan data penginderaan jauh untuk memantau konsentrasi klorofil a di sungai pedalaman, danau besar, daerah waduk, dan badan air perkotaan kecil. Metode berbasis penginderaan jauh untuk memantau konsentrasi klorofil a di badan air pedalaman ini memiliki arti penting praktis yang signifikan untuk memperkuat pengelolaan lingkungan air DAS, pengendalian sumber polusi, dan pembangunan peradaban ekologis.

Klorofil-a adalah unsur inti untuk fotosintesis pada sianobakteri, dan kandungannya relatif stabil dalam plankton, sehingga mudah dimurnikan dan dianalisis dalam kondisi laboratorium.Pengukuran kandungan klorofil a dalam badan air dapat memberikan penilaian awal tentang tingkat eutrofikasi, sehingga memungkinkan pemahaman yang lebih baik tentang kualitas air.Oleh karena itu, pemantauan dinamis konsentrasi klorofil a di badan air pedalaman dalam jangka waktu yang panjang merupakan prasyarat penting untuk perlindungan dan pemulihan sumber daya air darat.

CAS Xiguang Aerospace - Inversi Konsentrasi Klorofil

Ketika sinar matahari memasuki permukaan badan air pedalaman dari atmosfer, fenomena optik seperti refleksi, refraksi, dan absorpsi terjadi pada antarmuka uap air. Karakteristik spektral badan air yang akhirnya ditangkap oleh sensor terutama ditentukan oleh sifat optiknya sendiri, komposisi zat dalam air, kondisi meteorologi, dan sudut pencitraan sensor. Selama proses sinar matahari melewati medium atmosfer untuk mencapai permukaan air, sebagian kecil dihamburkan oleh atmosfer, sementara sebagian besar mencapai permukaan air. Sebagian besar cahaya yang ditransmisikan ke permukaan air dipantulkan, dan sebagian sisanya masuk ke dalam badan air.

Hubungan fungsional antara pita cahaya tampak dan reflektansi spektral air dengan kemurnian tinggi hampir linier. Ketika zat lain hadir dalam air murni, kurva reflektansi air akan berubah.Sebagai zat dengan sensitivitas optik tinggi, klorofil a akan menunjukkan puncak atau lembah yang sesuai pada kurva spektral air ketika konsentrasinya berubah. Berdasarkan studi spektrum karakteristik klorofil a, dimungkinkan untuk mewujudkan pemantauan inversi dan prediksi konsentrasi klorofil a dalam air.  

CAS Xiguang Aerospace - Inversi Konsentrasi Klorofil

Gambar di atas menunjukkan hasil konsentrasi klorofil a untuk Teluk Bohai yang diperoleh oleh Tim Dirgantara Xi'an dari Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok melalui inversi. Seperti yang dapat dilihat dari gambar tersebut,Konsentrasi klorofil a di dekat pantai jauh lebih tinggi daripada di perairan yang lebih jauh dari pantai.  

Saat ini, data yang digunakan untuk pemantauan penginderaan jauh konsentrasi klorofil a di badan air pedalaman sebagian besar berasal dari sumber citra tradisional seperti citra multispektral dan hiperspektral. Dibandingkan dengan data multispektral tradisional, sensor hiperspektral memiliki lebih banyak pita, lebar pita yang lebih sempit, dan resolusi spektral yang jauh lebih baik, menjadikannya sumber data yang ideal untuk inversi kualitas air pedalaman. Dengan semakin matangnya teori spektral dan metode inversi, citra hiperspektral secara bertahap semakin penting dan banyak digunakan dalam pemantauan penginderaan jauh penentuan posisi kualitas air pedalaman.