Алыстан зонддоону колдонуу менен көл суусундагы хлорофилл а нын сандык инверсиясы
Жалпы маалымат
Хлорофилл а Хлорофилл а фитопланктондун негизги фотосинтетикалык пигменти болуп саналат жана көбүнчө фитопланктон биомассасынын индикатору катары колдонулат, бул аны суу чөйрөсүн башкаруунун маанилүү компоненти кылат. Хлорофилл а концентрациясы (Chla) суу объектилериндеги эвтрофикация даражасын баалоо жана суу чөйрөсүндөгү көмүртектин циклин изилдөө үчүн негизги көрсөткүч болуп саналат; аны тез жана так алуу көлдүн экологиялык башкаруусу үчүн абдан маанилүү.
Көлдүн трофикалык абалын баалоо үчүн салттуу ыкмалар, негизинен, жер-жерлерде үлгү алуу жана талдоо жүргүзүүгө негизделген. Бирок, бул ыкма жергиликтүү аба ырайына жана айлана-чөйрөнүн таасирине сезгич келет, ал эми үлгү алуу жана сыноо процесси көп убакытты, эмгекти көп талап кылат жана кымбатка турат, бул көлдүн эвтрофикациясын мейкиндик-убакыт масштабында көзөмөлдөөнү кыйындатат. Ал эми алыстан зонддоо технологиясы кеңири камтуу, маалыматтарды тез алуу жана кыска иштетүү убактысы сыяктуу артыкчылыктарды сунуштайт, бул салттуу суунун сапатын үлгү алуунун көптөгөн кемчиликтерин жоюуга мүмкүндүк берет. Ошондуктан, ал көлдүн суу чөйрөсүн жана суу экологиясын мониторингдөөдө кеңири колдонулуп келет.
Бирок, ички суу объектилеринин оптикалык мүнөздөмөлөрү өтө аймактык жана сезондук мүнөзгө ээ, ал эми хлорофиллдин инверсиясынын ар кандай алгоритмдери дагы эле мезгилдерге жана географиялык жайгашууларга байланыштуу чектелүү, бул ар кандай изилдөө аймактарындагы суунун сапатынын параметрлеринин негизинде түзүлгөн инверсия моделдеринде карама-каршылыктарды жаратат. Ошондуктан, бул макалада ар кандай көлдөрдүн универсалдуулугун баалоо үчүн мурда түзүлгөн инверсия моделдери колдонулат.
маалыматтар
Инверсия модели:
Алдын ала иште 2026-жылдын 15-январында 20 көлдүн үлгү алуу пунктунан алынган маалыматтарды, ошондой эле ошол эле мезгилде толкун тилкелеринин ар кандай айкалыштары аркылуу өткөн Sentinel-2 спутниктик маалыматтарын колдонуу менен экилик сызыктуу функциянын инверсия модели түзүлгөн.
Текшерүү көлү
Ошол эле мезгилде өткөн Sentinel-2 спутниктик маалыматтарын колдонуу менен Луома көлү жана Чаоху көлү боюнча маалыматтар талданган.Тайпинг көлүИзилдөө негизинен Лонган көлүнө, Дагуан көлүнө, Гучен көлүнө жана Вабу көлүнө багытталган, 2026-жылдын 15-январына карата ар кандай станциялардан Chl-a концентрациясынын маалыматтары чогултулган (1-таблица). Sentinel-2 көп спектрдик анализаторунун (MSI) 2A деңгээлиндеги продуктусу колдонулган, ал 10 тилкени (B1~B9, анын ичинде B8A) камтыган. Маалыматтар... алынган.Google Earth кыймылдаткычыАлуу.
Баалоо ыкмалары
Алыстан зонддоо инверсиясынын жыйынтыктары менен өлчөнгөн станциянын маалыматтарынын ортосундагы мейкиндикти дал келтирүү процессинде, текшерүүнүн тактыгын жакшыртуу жана масштабдын таасиринен келип чыккан белгисиздикти азайтуу үчүн биргелешип алуу үчүн 3 × 3 пикселдик терезе колдонулат.
Атайын ишке ашыруу процесси төмөнкүдөй:
(1) ТерезеЖайгашкан жери жана казып алууМониторинг станциясынын координаталарынын борборуна жайгаштырып, сүрөттөгү анын эң жакын кошуна пикселин табыңыз жана ошол пикселдин борборуна жайгаштырылган 3 × 3 кошуна терезесиндеги бардык хлорофилл инверсиясынын маанилерин бөлүп алыңыз.
(2) Сапатты көзөмөлдөө жана статистика:
Терезедеги жараксыз маанилерди алып салыңыз (мисалы, булут маскасы маркерлери, жер пикселдери, физикалык жактан акылга сыярлык диапазондон ашып кеткен тескери маанилер ж.б.);
Жарактуу пикселдердин саны ≥5 болушу керек; болбосо, ал сайттын маалыматтары "дал келген жок" деп белгиленип, алынып салынат.
Калган эффективдүү пикселдердин арифметикалык орточо мааниси эсептелет жана өлчөнгөн станция үчүн акыркы аралыктан зонддоо инверсиясынын репрезентативдик мааниси катары колдонулат;
Мурунку иштерден алынган оптималдуу модель башка көлдөргө түздөн-түз колдонулган жана анын жалпы колдонулушу аныктоо коэффициенти (R²), орточо квадраттык ката (RMSE) жана орточо абсолюттук ката (MAE) аркылуу бааланган.
Детерминация коэффициенти (R²):

Орточо квадраттык ката (RMSE):

Орточо абсолюттук ката (MAE):

Жыйынтыктар жана талдоо
Мурунку инверсиялык модель ар бир көлгө колдонулган жана төмөнкү инверсиялык карталар алынган:

1-сүрөт.Чаохудагы Sentinel-2нин сүрөттөрү

2-сүрөт.Хлорофиллдин А инверсиясынын таралыш картасы Чаохуга алып келет

3-сүрөт.Гучен көлүнүн Sentinel-2 сүрөттөрү

4-сүрөт.Гучен көлүндөгү хлорофиллдин а инверсиясынын таралыш картасы

5-сүрөт.Луома көлүнүн Sentinel-2 сүрөттөрү

6-сүрөт.Луома көлүндөгү хлорофиллдин а инверсиясынын таралыш картасы

7-сүрөт.Тайпинг көлүнүн Sentinel-2 сүрөттөрү

8-сүрөт.Хлорофиллдин таралыш картасы А инверсиясы Тайпинг көлүндө пайда болот

Детерминация коэффициенти (R²) 0,7589, орточо квадраттык ката (RMSE) 0,002143, ал эми орточо абсолюттук ката (MAE) 0,001189 түздү, бул инверсия модели көлдөрдүн ортосундагы валидацияда "орточо туура келүү жана аймактык дифференциация" мүнөздөмөлөрүн көрсөткөнүн чагылдырат. Инверсия жылышуу эстуарий зонасында жана концентрациясы төмөн аймактарда салыштырмалуу аз болгон. Үч станциядагы модель Чаоху көлүнүн батыш жээгиндеги биомассасы жогору аймакта жетишсиз сезгичтикти көрсөттү, бул кышкы балырлардын гүлдөө калдыгы жана асма зат-хлорофиллдин спектрдик байланыш эффектиси менен байланыштуу болушу мүмкүн. Мейкиндик бөлүштүрүү жылышуу жана...Суунун оптикалык касиеттериГрадиенттер абдан туруктуу — жогорку булуттуу инверсия системасы системалуу түрдө төмөн, ал эми терең, таза суу объектиси (Тайпинг көлү) салыштырмалуу туруктуу, бул "суу объектисинин түрү моделдин реакциясына үстөмдүк кылат" деген алыстан зонддоо инверсия эрежесин тастыктайт. Жалпысынан алганда, модель суу объектисинин оптикалык фону бар салыштырмалуу бир тектүү аймактарга жогорку деңгээлде ыңгайлашат жана инверсия үчүн белгилүү бир деңгээлде аймактык колдонууга ээ. Жыйынтыктар, адатта, практикалык мааниге ээ.
Бул инверсия бир күндүк станциянын маалыматтарына негизделгендиктен жана суудагы хлорофилл а концентрациясы кышында төмөн болгондуктан жана сүрөт маалыматтарына булут каптоосу чоң таасир эткендиктен, келечекте бир нече инверсиялар үчүн үлгүнүн көлөмүн көбөйтүү максатында бир нече мезгилдердеги маалыматтар чогултулат.

