Teledetección del agua: Avances en técnicas de visión por computadora para la teledetección del agua

Por Fouad Sabry

¿Qué es la teledetección del agua?

La teledetección del agua es la observación de masas de agua como lagos, océanos y ríos a distancia para describir su color, estado de la salud y la productividad de los ecosistemas. La teledetección del agua estudia el color del agua mediante la observación del espectro de la radiación que sale del agua. A partir del espectro de color procedente del agua, se puede estimar mediante algoritmos específicos la concentración de componentes ópticamente activos de la capa superior de la masa de agua. El control de la calidad del agua mediante sensores remotos e instrumentos de corto alcance ha recibido considerable atención desde la fundación de Directiva Marco del Agua de la UE.

Cómo se beneficiará

(I) Información y validaciones sobre los siguientes temas:

Capítulo 1: Teledetección del agua

Capítulo 2: Turbidez

Capítulo 3: Fotómetro

Capítulo 4: Batimetría

Capítulo 5: Total suspendido Sólidos

Capítulo 6: SeaWiFS

Capítulo 7: Color del agua

Capítulo 8: Modelo de transporte hidrológico

Capítulo 9: Zona costera Escáner de color

Capítulo 10: Fluorómetro

(II) Respondiendo a las principales preguntas del público sobre la detección remota del agua.

(III) Ejemplos del mundo real para el uso de teledetección del agua en muchos campos.

Para quién es este libro

Profesionales, estudiantes de pregrado y posgrado, entusiastas, aficionados y aquellos que quieran avanzar más allá del conocimiento o información básica para cualquier tipo de Teledetección del Agua.

 

 

• Idioma: Español
• Editorial: Mil Millones De Conocimientos [Spanish]
• Fecha de lanzamiento: 4 may 2024

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Capítulo 1: Teledetección del agua

La teledetección del agua es la observación a distancia de cuerpos de agua como lagos, océanos y ríos para definir su color, la salud del ecosistema y la productividad. La teledetección del agua investiga el color del agua mediante la observación del espectro de la radiación emitida por el agua. Utilizando técnicas especializadas, la concentración de componentes ópticamente activos en la capa superior de un cuerpo de agua se puede determinar en función del espectro de colores del agua.

Las herramientas de teledetección del agua (sensores) permiten a los científicos registrar el color de un cuerpo de agua, lo que revela la existencia y abundancia de componentes naturales del agua ópticamente activos (plancton, sedimentos, detritos o sustancias disueltas). Como propiedad óptica aparente (AOP), se especifica el espectro de color del agua observado por un sensor satelital. Esto indica que el color del agua se ve afectado por la distribución angular del campo de luz, así como por la naturaleza y cantidad de las sustancias en el medio, en este caso el agua. Existen dos métodos distintos para determinar la concentración de componentes de agua ópticamente activos mediante el análisis de espectros, o las distribuciones de la energía luminosa a lo largo de un espectro de longitudes de onda o colores. La primera estrategia se basa en algoritmos empíricos derivados de relaciones estadísticas. Los algoritmos analíticos basados en la inversión de modelos bioópticos calibrados constituyen el segundo método. En consecuencia, estas técnicas se basan en su capacidad para capturar estos cambios en la firma espectral de la luz retrodispersada de la superficie del agua y relacionar estos cambios registrados con los indicadores de calidad del agua mediante métodos empíricos o analíticos. Dependiendo de los elementos de agua de interés y del sensor empleado, se estudiarán varias porciones del espectro electromagnético.

Desde la época de Henry Hudson (1600) hasta la de Chandrasekhar Raman, se ha esbozado la evolución progresiva del conocimiento sobre la transparencia de los cursos de agua naturales y la explicación de su claridad y tonalidad variables (1930).

Utilizando equipos ópticos de corto alcance (por ejemplo, espectrómetros, radiómetros), aeronaves o helicópteros (teledetección aerotransportada) y satélites (teledetección espacial), se mide la energía luminosa emitida por las masas de agua. Por ejemplo, los algoritmos se utilizan para recuperar la concentración de clorofila-a (Chl-a) y materia particulada suspendida (SPM), la absorción por materia orgánica disuelta coloreada a 440 nm (aCDOM) y la profundidad secchi.

{Fin del capítulo 1}

Capítulo 2: Turbidez

Al igual que el humo en el aire, la turbidez es la turbidez o nebulosidad de un fluido generada por un gran número de partículas individuales que normalmente no se ven. La medición de la turbidez es un indicador crucial tanto de la claridad como de la calidad del agua.

Los fluidos pueden contener partículas sólidas de varios tamaños suspendidas en suspensión. Si bien parte del material suspendido será lo suficientemente grande y pesado como para depositarse rápidamente en el fondo del recipiente si se deja reposar una muestra líquida (los sólidos configurables), las partículas muy pequeñas se asentarán muy lentamente o no se asentarán en absoluto si la muestra se agita regularmente o si las partículas son coloidales. Estas diminutas partículas sólidas hacen que el líquido sea opaco.

La turbidez (o neblina) también se utiliza para describir sustancias translúcidas como el vidrio o el plástico.

En la fabricación de plásticos, la neblina se define como el porcentaje de luz que se desvía más de 2,5° de la dirección de la luz entrante.

La proliferación de fitoplancton en aguas abiertas puede producir turbidez. Debido a la escorrentía de aguas pluviales, las actividades humanas que perturban la tierra, como la construcción, la minería y la agricultura, pueden provocar altos niveles de sedimentos que ingresan a los cuerpos acuáticos durante las tormentas. La contaminación de las aguas pluviales de las superficies pavimentadas, como carreteras, puentes, estacionamientos y aeropuertos, contribuye significativamente a la turbidez de las aguas adyacentes