Satelity do monitorowania wód na Ziemi
Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) stworzyła satelity Sentinel-2 (S2) i Sentinel-3 (S3) z myślą o monitorowaniu wpływu zmian klimatu na ekosystemy ziemskie, w tym lasy i jeziora. Satelity monitorują bieżący stan Ziemi poprzez pomiary temperatur powierzchniowych mórz i lądów, zmian zalesienia i jakości wód śródlądowych. W ramach finansowanej przez UE inicjatywy GLASS (Global lakes Sentinel services) opracowano narzędzia internetowe i algorytmy do wyodrębniania z obrazów rejestrowanych przez satelity S2 i S3 informacji umożliwiających monitorowanie stanu zbiorników wodnych na całym świecie. Choć jakość wody można określać poprzez analizę laboratoryjną próbek, wykrywanie zdalne pozwala badać duże obszary z wysoką rozdzielczością. Co więcej, satelita S3 regularnie przelatuje nad tymi samym regionami geograficznymi, umożliwiając ekologom i zarządcom wód dokładne monitorowanie stanu wód śródlądowych. Aby uzyskać użyteczne informacje z ogromnych ilości danych rejestrowanych przez satelity S2 i S3, badacze opracowali algorytmy oceny jakości wody. Testowanie tych algorytmów wymagało zgromadzenia danych dla różnych typów wód śródlądowych, od wody przejrzystej i niebieskiej po zieloną i brązową. Każde jezioro odbija lub pochłania określone częstotliwości światła, co umożliwia klasyfikację wód na podstawie parametrów optycznych. Stwierdzono, że istniejące algorytmy nie dostarczają odpowiedniego opisu dużej różnorodności cech optycznych obserwowanych jezior. Dlatego opracowano narzędzie do klasyfikacji wstępnej, które umożliwia użytkownikom dobieranie algorytmów na podstawie typu wody w danym jeziorze. Aby zademonstrować działanie systemu, badacze zmierzyli parametry optyczne jezior w Estonii, Holandii, Finlandii, Szwecji i we Włoszech. Następnie opracowano pakiety oprogramowania umożliwiające zdalne analizowanie danych dla różnych typów jezior wymagających różnych metod gospodarowania. Wyodrębniono między innymi zielone wody o dużym stężeniu glonów, głębokie i czyste jeziora, mętne wody płytkie oraz stawy odpadów kopalnianych. Otwarty dostęp do danych, produktów i wyników projektu pozwoli lepiej zrozumieć systemy wodne na całym świecie i skuteczniej nimi gospodarować. Co istotne, osiągnięcia projektu GLASS umożliwią używanie danych satelitarnych do poprawiania jakości wody w kontekście ramowej dyrektywy wodnej UE oraz świadczenia usług ekosystemowych, na przykład dostarczania wody pitnej. Na podstawie przeanalizowanych przypadków użycia partnerzy projektu GLASS opracowali materiały szkoleniowe, które wspomogą nowe pokolenie specjalistów zajmujących się wykrywaniem zdalnym, ekologów, techników środowiska i specjalistów pracujących z systemami GIS w korzystaniu z danych z satelitów S2 i S3-OLCI w zakresie monitorowania jakości wody.
Słowa kluczowe
Satelity, monitorowanie wody, jeziora, jakość wody, wykrywanie zdalne, właściwości optyczne
