[Hiperspektral Uygulamalar] Xiguang-1 05 Uydusu (Tianxianpeihao) Verilerine Dayalı Olarak Taihu Gölü'ndeki Siyanobakterilerin İzlenmesi

Arka Plan Girişi

Uydu uzaktan algılama teknolojisi, iç su kalitesi izlemesinde çok önemli bir rol oynamakta olup, geniş bir alanda temel su kalitesi parametrelerinin nispeten hızlı ve düşük maliyetle elde edilmesini sağlamaktadır. Bununla birlikte, iç su kalitesi izlemesi, uydu uzaktan algılama teknolojisine yüksek talepler de getirmektedir: küçük su kütleleri yüksek mekansal çözünürlük gerektirir; hızla değişen su kalitesi yüksek zamansal çözünürlük gerektirir; ve su kütlelerinin karmaşık ve değişken optik özellikleri yüksek spektral çözünürlük gerektirir. Bu nedenle, aynı anda yüksek mekansal, yüksek zamansal ve yüksek spektral çözünürlüğü karşılayan uydu verileri, iç su izlemesinde önemli avantajlara sahiptir.

Fikosiyanin (PC), siyanobakterilerde yaygın bir yardımcı pigmenttir. Emilim tepe noktası yaklaşık 620-650 nm aralığında yoğunlaşmıştır, bu nedenle bu bantta yerel emilim düşüşü (veya nispeten düşük yansıma) olacaktır.

Su yüzeyinde bol miktarda siyanobakteri topluluğu bulunduğunda, bu absorbsiyon bandında Rrs(l) nispeten daha küçük olacaktır ve genellikle bandın her iki tarafında da çok az veya hiç absorbsiyon olmaz. Bu "yerel çökme" prensibine dayanarak, absorbsiyon derinliği "tepe yüksekliği/taban çizgisi" yöntemiyle ölçülebilir ve böylece PC'nin varlığı ve konsantrasyonunun bir göstergesi olarak kullanılabilir.

Yöntemler ve Prensipler

Hesaplamalar için, 18 Haziran 2025 civarında bölgeden geçen Sentinel-2 L2C ve Xiguang-1 05 (Tianxianpei) uydularının yüzey yansıma verileri seçilmiştir. Bulut örtüsü %10'dan azdı ve uyduların bölgeden geçişinden önce ve sonra hava açıktı.

Tablo 1. Xiguang-1 05 Uydusunun (Tianxianpei) Parametreleri

Tablo 2 Sentinel-2 bant parametreleri

Fikosiyanin İndeksi (PCI)

En uygun hiperspektral bant 620–650 nm'dir. 600 nm ile 650 nm arasında bir temel çizgi olarak doğrusal enterpolasyon yapılır. 620 nm'deki bu temel çizgi değeri ile gerçek Rrs(620) arasındaki fark daha sonra PCI olarak kullanılır. Fark negatif olduğunda (absorpsiyon), "absorpsiyon yoğunluğunu" ifade etmek için genellikle mutlak değer veya zıt işaret alınır.

Sonuç Analizi

Bu karşılaştırma, Xiguang-1 05 (Tianxianpei olarak da bilinen) ve Sentinel-2 uydularından elde edilen verileri kullanmaktadır. Karşılaştırma sonuçları aşağıdaki gibidir:

Şekil 1. Sentinel-2 RGB kompozit görüntü 20250616

Şekil 2. Xiguang No. 1 05 Yıldızı (Tianxianpeihao) 20250618'in RGB sentezi

Şekil 3 Sentinel-2 PCI Dağılımı (20250616)

Şekil 4. Xiguang-1 05 uydusunun (Tianxianpei) 20250618 PCI dağıtım haritası

Yukarıdaki dağıtım haritalarının karşılaştırılması, Xiguang-1 05 uydusu (Tianxianpei) ve Sentinel-2 PCI'nin mekansal dağıtım eğilimlerinin genel olarak oldukça tutarlı ve benzer olduğunu göstermektedir. Batı Taihu Gölü bölgesi, göle akan nehirlerin yoğunlaşması ve alg büyümesini teşvik eden büyük miktarda besin maddesi getirmesi nedeniyle şiddetli siyanobakteri patlamaları yaşamaktadır; bu da siyanobakteri patlamalarına ve klorofil a konsantrasyonunun artmasına yol açmaktadır. Orta ve doğu Taihu Gölü bölgeleri daha az etkilenmekte ve batı bölgesine göre daha iyi su kalitesine sahiptir. Gölün doğu kesiminde su bitkileri yetişmekte ve klorofil a konsantrasyonu daha düşüktür. Orta göl alanı, geniş ölçekli bir patlama dağıtım bölgesidir; yaz aylarında bir patlama meydana geldiğinde, geniş bir alanı kaplar. Güneybatı göl bölgesinde patlamalar nadirdir ve doğu Taihu Gölü'nde neredeyse hiç patlama meydana gelmemektedir; bu da doğu Taihu Gölü'nde daha iyi bir çevre olduğunu göstermektedir. Orta göl bölgesinde, esas olarak uydu geçiş sürelerindeki farklılıklardan kaynaklanan bazı farklılıklar mevcuttur; Taihu Gölü'ndeki yaz siyanobakteri patlamaları önemli zamansal farklılıklar göstermektedir.

Genel olarak, Xiguang-1 05 uydusunun (Tianxianpeihao) PCI endeksi, Sentinel-2 veri sonuçlarıyla yüksek derecede tutarlılık ve kullanılabilirlik göstermektedir.