Überwachung optischer Variabilität in komplexen Binnengewässern unter Verwendung von Satellitenfernerkundungsdaten

Die optische Klassifikation von Gewässern wurde basierend auf Satellitenfernerkundungsdaten durchgeführt, um die Einschränkung einer begrenzten Menge an in-situ gemessenen Spektraldaten zu vermeiden. Eine unüberwachte Clusteranalyse wurde an 53.815 Reflektionsspektren, die in 500-m-Abständen basierend auf denselben saisonalen oder quasi-saisonalen Landsat 8 SR-Daten unter Verwendung des fuzzy c-means-Algorithmus extrahiert wurden, durchgeführt. Seen und Stauseen im Forschungsgebiet wurden umfassend als drei optische Typen identifiziert, die verschiedene limnologische Merkmale repräsentieren. Die Form- und Amplitude-Eigenschaften der Reflektionsspektren für die drei optischen Wassertypen zeigten, dass einer dem klarsten Wasser entspricht, einer dem trüben Wasser und der andere dem mäßig klaren Wasser. Die Neuheitserkennungstechnik wurde zudem genutzt, um die Übereinstimmungen des in-situ Datensatzes zu kennzeichnen, der zwischen 2006 und 2019 in 12 Felduntersuchungen gesammelt wurde, basierend auf mathematischen Regeln der drei optischen Wassertypen. Die Ergebnisse bestätigten, dass jeder optische Wassertyp mit unterschiedlichen bio-optischen Eigenschaften assoziiert war, und die gesamte Schwebstoffe des klarsten, mäßig klaren und trüben Wassertypen betrugen 14,99 mg/L, 41,06 mg/L und 83,81 mg/L, respektive. Insgesamt machten das klarste, mäßig klare und trübe Wasser im Untersuchungsgebiet 49,3 %, 36,7 % und 14,0 % aus, respektive. Die räumliche Verteilung der optischen Wassertypen im Untersuchungsgebiet wurde nahtlos kartiert. Die Ergebnisse zeigten, dass die bio-optischen Bedingungen des Wassers, das sich über die Südostregion verteilte, grob homogen waren, während sie in den meisten anderen Regionen und innerhalb einiger Gewässer eine fleckige Verteilung und Heterogenität aufwiesen. Diese Studie ist nützlich für die Überwachung der Wasserqualität und bietet eine nützliche Grundlage zur Entwicklung oder Feinabstimmung von Algorithmen zur Erfassung von Wasserqualitätsparametern.