Telerilevamento dell'acqua: Progressi nelle tecniche di visione artificiale per il telerilevamento dell'acqua

Di Fouad Sabry

Cos'è il telerilevamento dell'acqua

Il telerilevamento dell'acqua è l'osservazione a distanza di corpi idrici come laghi, oceani e fiumi per descriverne il colore, lo stato della salute dell’ecosistema e della produttività. Il telerilevamento dell'acqua studia il colore dell'acqua attraverso l'osservazione dello spettro della radianza che ne esce. Dallo spettro di colore proveniente dall'acqua, la concentrazione di componenti otticamente attivi dello strato superiore del corpo idrico può essere stimata tramite algoritmi specifici. Il monitoraggio della qualità dell'acqua mediante telerilevamento e strumenti a distanza ravvicinata ha ottenuto notevole attenzione sin dalla fondazione di Direttiva quadro sulle acque dell'UE.

Come trarrai vantaggio

(I) Approfondimenti e convalide sui seguenti argomenti:

Capitolo 1: Telerilevamento dell'acqua

Capitolo 2: Torbidità

Capitolo 3: Fotometro

Capitolo 4: Batimetria

Capitolo 5: Totale sospeso Solidi

Capitolo 6: SeaWiFS

Capitolo 7: Colore dell'acqua

Capitolo 8: Modello di trasporto idrologico

Capitolo 9: Zona costiera Scanner a colori

Capitolo 10: Fluorimetro

(II) Rispondere alle principali domande del pubblico sul telerilevamento dell'acqua.

(III) Esempi reali di utilizzo dello telerilevamento dell'acqua in molti campi.

A chi è rivolto questo libro

Professionisti, studenti universitari e laureati, appassionati, hobbisti e coloro che vogliono andare oltre le conoscenze o le informazioni di base per qualsiasi tipo di telerilevamento dell'acqua.

 

 

• Lingua: Italiano
• Editore: Un Miliardo Di Ben Informato [Italian]
• Data di uscita: 4 mag 2024

Anteprima del libro

Capitolo 1: Telerilevamento dell'acqua

Il telerilevamento dell'acqua è l'osservazione a distanza di corpi idrici come laghi, oceani e fiumi per definirne il colore, la salute dell'ecosistema e la produttività. Il telerilevamento dell'acqua indaga il colore dell'acqua osservando lo spettro delle radiazioni emesse dall'acqua. Utilizzando tecniche specializzate, la concentrazione di componenti otticamente attivi nello strato superiore di un corpo idrico può essere determinata in base allo spettro dei colori dell'acqua.

Gli strumenti di telerilevamento dell'acqua (sensori) consentono agli scienziati di registrare il colore di un corpo idrico, che rivela l'esistenza e l'abbondanza di componenti naturali dell'acqua otticamente attivi (plancton, sedimenti, detriti o sostanze disciolte). Come proprietà ottica apparente (AOP), viene specificato lo spettro del colore dell'acqua osservato da un sensore satellitare. Ciò indica che il colore dell'acqua è influenzato dalla distribuzione angolare del campo luminoso, nonché dalla natura e dalla quantità delle sostanze nel mezzo, in questo caso l'acqua. Esistono due metodi distinti per determinare la concentrazione di componenti otticamente attivi dell'acqua analizzando gli spettri, o le distribuzioni dell'energia luminosa attraverso uno spettro di lunghezze d'onda o colori. La prima strategia si basa su algoritmi empirici derivati da relazioni statistiche. Gli algoritmi analitici basati sull'inversione di modelli bio-ottici calibrati costituiscono il secondo metodo. Di conseguenza, queste tecniche si basano sulla loro capacità di catturare questi cambiamenti nella firma spettrale della luce retrodiffusa dalla superficie dell'acqua e di correlare questi cambiamenti registrati con gli indicatori di qualità dell'acqua con metodi empirici o analitici. A seconda degli elementi d'acqua di interesse e del sensore impiegato, verranno studiate varie porzioni dello spettro elettromagnetico.

Dai tempi di Henry Hudson (1600) a quelli di Chandrasekhar Raman si è delineata la progressiva evoluzione delle conoscenze riguardanti la trasparenza dei corsi d'acqua naturali e la spiegazione della loro limpidezza e tonalità variabili (1930).

Utilizzando apparecchiature ottiche a distanza ravvicinata (ad esempio, spettrometri, radiometri), aerei o elicotteri (telerilevamento aereo) e satelliti (telerilevamento spaziale), viene misurata l'energia luminosa emessa dai corpi idrici. Ad esempio, gli algoritmi vengono utilizzati per recuperare la concentrazione di clorofilla-a (Chl-a) e di particolato sospeso (SPM), l'assorbimento da parte di materia organica disciolta colorata a 440 nm (aCDOM) e la profondità di secchi.

{Fine Capitolo 1}

Capitolo 2: Torbidità

Simile al fumo nell'aria, la torbidità è la torbidità o la foschia di un fluido generata da un gran numero di singole particelle normalmente invisibili. La misurazione della torbidità è un indicatore cruciale sia della limpidezza che della qualità dell'acqua.

I fluidi possono contenere particelle solide di varie dimensioni sospese in sospensione. Mentre alcuni materiali sospesi saranno sufficientemente grandi e pesanti da depositarsi rapidamente sul fondo del contenitore se un campione liquido viene lasciato riposare (i solidi impostabili), particelle molto piccole si depositeranno molto lentamente o non si depositeranno affatto se il campione viene regolarmente agitato o se le particelle sono colloidali. Queste minuscole particelle solide rendono opaco il liquido.

La torbidità (o foschia) è anche usata per descrivere sostanze traslucide come il vetro o la plastica.

Nella produzione di materie plastiche, la foschia è definita come la percentuale di luce che viene deviata di oltre 2,5° dalla direzione della luce in entrata.

La proliferazione del fitoplancton in acque libere può produrre torbidità. A causa del deflusso delle acque piovane, le attività umane che disturbano il territorio come l'edilizia, l'estrazione mineraria e l'agricoltura possono causare alti livelli di sedimenti che entrano nei corpi acquatici durante i temporali. L'inquinamento delle acque piovane da superfici pavimentate come strade, ponti, parcheggi e aeroporti contribuisce in modo significativo alla torbidità delle acque adiacenti nelle regioni soggette all'erosione delle sponde e nelle regioni urbanizzate. Alcuni settori, come l'estrazione, l'estrazione mineraria