Global Vision Media Focus
Компания в общей сложности 15 раз появлялась в эфире CCTV, а ее охват через партийные СМИ, центральные СМИ и местные официальные СМИ составил 50 миллионов человек.
Количественная инверсия содержания хлорофилла а в озерной воде с использованием дистанционного зондирования
Обзор
Хлорофилл а Хлорофилл а является основным фотосинтетическим пигментом фитопланктона и часто используется в качестве индикатора биомассы фитопланктона, что делает его важным компонентом управления водной средой. Концентрация хлорофилла а (Chla) является ключевым показателем для оценки степени эвтрофикации водоемов и изучения круговорота углерода в водных средах; ее быстрое и точное определение имеет решающее значение для экологического управления озерами.
Традиционные методы оценки трофического состояния озер в основном основаны на отборе проб и анализе на месте. Однако этот метод подвержен влиянию местных погодных и экологических факторов, а процесс отбора проб и анализа является трудоемким, затратным по времени и дорогостоящим, что затрудняет мониторинг эвтрофикации озер в мелкомасштабных пространственно-временных масштабах. В отличие от этого, технологии дистанционного зондирования предлагают такие преимущества, как широкий охват, быстрое получение данных и короткое время обработки, преодолевая многие недостатки традиционного отбора проб качества воды. Поэтому они широко применяются для мониторинга водной среды озер и водной экологии.
Однако оптические характеристики внутренних водоемов сильно зависят от региона и сезона, а различные алгоритмы инверсии хлорофилла а по-прежнему ограничены сезонными и географическими особенностями, что приводит к несоответствиям в моделях инверсии, созданных на основе параметров качества воды в разных районах исследования. Поэтому в данной работе используются ранее разработанные модели инверсии для различных озер, чтобы оценить их универсальность.
данные
Модель инверсии:
В ходе предварительной работы была создана модель бинарной линейной инверсии функции с использованием данных из 20 точек отбора проб воды в озере 15 января 2026 года, а также данных спутника Sentinel-2, прошедшего над озером в тот же период, в различных комбинациях волновых диапазонов.
Озеро верификации
Используя данные спутника Sentinel-2, прошедшего через этот район в тот же период, был проведен анализ данных по озерам Луома и Чаоху.Озеро ТайпинИсследование в основном было сосредоточено на озерах Лунган, Дагуань, Гучэн и Вабу, при этом данные о концентрации хлорофилла-а были собраны на различных станциях по состоянию на 15 января 2026 года (таблица 1). Использовался продукт многоспектрального анализатора Sentinel-2 (MSI) уровня 2A, охватывающий 10 полос (B1~B9, включая B8A). Данные были получены из...Google Earth EngineПолучать.
Методы оценки
В процессе пространственного сопоставления результатов инверсии дистанционного зондирования с данными измеренных станций используется окно размером 3×3 пикселя для совместного извлечения данных, что повышает точность проверки и снижает неопределенность, вызванную масштабными эффектами.
Конкретный процесс реализации выглядит следующим образом:
(1) ОкноМестоположение и добычаОпределите на изображении ближайший к нему пиксель, ориентируясь на координаты станции мониторинга, и извлеките все значения инверсии хлорофилла а в пределах окна размером 3×3, центрированного на этом пикселе.
(2) Контроль качества и статистика:
Удалите недопустимые значения внутри окна (например, маркеры маски облаков, пиксели суши, инвертированные значения, выходящие за пределы физически допустимого диапазона и т. д.);
Количество допустимых пикселей должно быть ≥5; в противном случае данные для этого участка будут помечены как «несоответствие не удалось» и удалены.
Вычисляется среднее арифметическое оставшихся эффективных пикселей, которое используется в качестве окончательного репрезентативного значения дистанционной инверсии для измеренной станции;
Оптимальная модель, полученная в ходе предыдущих исследований, была непосредственно применена к другим озерам, а ее общая применимость была оценена с использованием коэффициента детерминации (R²), среднеквадратичной ошибки (RMSE) и средней абсолютной ошибки (MAE).
Коэффициент детерминации (R²):
Среднеквадратичная ошибка (RMSE):
Средняя абсолютная ошибка (MAE):
Результаты и анализ
Предыдущая модель инверсии была применена к каждому озеру, и были получены следующие инверсионные карты:
Рисунок 1.Изображения спутника Sentinel-2 в районе Чаоху
Рисунок 2.Карта распространения результатов инверсии хлорофилла а в Чаоху
Рисунок 3.Снимки озера Гучэн, полученные с помощью спутника Sentinel-2.
Рисунок 4.Карта распространения результатов инверсии хлорофилла а в озере Гучэн
Рисунок 5.Снимки озера Лома, полученные с помощью спутника Sentinel-2.
Рисунок 6.Карта распространения результатов инверсии хлорофилла а в озере Луома.
Рисунок 7.Снимки озера Тайпин, полученные с помощью спутника Sentinel-2.
Рисунок 8.Карта распространения результатов инверсии хлорофилла а в озере Тайпин
Коэффициент детерминации (R²) составил 0,7589, среднеквадратная ошибка (RMSE) — 0,002143, а средняя абсолютная ошибка (MAE) — 0,001189, что отражает наличие у инверсионной модели характеристик «умеренной подгонки и региональной дифференциации» при межозерной валидации. Смещение инверсии было относительно небольшим в эстуарной зоне и районах с низкой концентрацией. Модель на трех станциях показала недостаточную чувствительность в районе с высокой биомассой на западном берегу озера Чаоху, что, возможно, связано с остатками зимнего цветения водорослей и эффектом спектральной связи взвешенных частиц и хлорофилла. Смещение пространственного распределения и...Оптические свойства водыГрадиенты очень согласуются друг с другом — система инверсии для высокой мутности имеет систематически низкие значения, в то время как глубокий, чистый водоем (озеро Тайпин) относительно стабилен, что подтверждает правило инверсии данных дистанционного зондирования, согласно которому «тип водоема доминирует над откликом модели». В целом, модель хорошо адаптируется к относительно однородным регионам с оптическим фоном водоема и обладает определенной степенью региональной применимости для инверсии. Результаты в целом имеют практическую ценность.
Поскольку данная инверсия основана на данных, полученных на станциях за один день, а концентрация хлорофилла а в воде зимой низкая, и данные изображения сильно зависят от облачности, в будущем будет проводиться сбор данных за несколько периодов, чтобы увеличить размер выборки для проведения нескольких инверсий.