Изучение качества воды с помощью спутников и общедоступных данных
В новой статье, озаглавленной «AquaSat: набор данных для дистанционного зондирования качества вод внутренних водоемов», группа под руководством доцента Университета штата Колорадо Мэтта Росса сопоставила обширные общедоступные наборы данных о качестве воды со спутниковыми снимками. Эта работа призвана решить проблему эффективного и экономичного мониторинга водных ресурсов. В США, одной из самых богатых данными стран мира, качество воды было проанализировано менее чем для 1% всех пресноводных водоемов.
По словам Росса, специалиста по водосборным бассейнам, угроз для качества воды множество: от питательных веществ из сельскохозяйственных стоков, вызывающих цветение водорослей, до растворенного углерода из разлагающейся листвы, нарушающего химические реакции, которые поддерживают чистоту воды. Традиционный мониторинг требует дорогостоящих полевых измерений и не может обеспечить полную картину. Использование спутникового дистанционного зондирования может кардинально расширить наши знания о вариациях качества воды на континентальных масштабах с минимальными дополнительными затратами.
Цвет воды многое говорит о её составе: мутно-коричневый указывает на высокое содержание взвешенных наносов, зеленые завихрения в озере Эри — на цветение водорослей. Спутники, такие как Landsat, фиксируют эти изменения цвета, делая снимки каждые 16 дней. Однако для построения алгоритмов, предсказывающих качество воды по снимкам, необходимы данные о совпадениях спутниковых изображений с одновременными полевыми замерами. Ранее таких пар было менее 1000. Исследователи из Университета штата Колорадо создали новый набор данных — AquaSat, содержащий более 600 000 таких совпадений за период с 1984 по 2019 год, объединив общедоступные данные о качестве воды со спутниковым архивом Landsat.
«Мы надеемся, что эти инструменты помогут получить оценки качества воды в национальном масштабе для крупных рек и озер», — пояснил Росс. Набор данных и исходный код находятся в открытом доступе, что позволит научному сообществу улучшать методы дистанционного зондирования. В будущем команда планирует применить эти методы для мониторинга качества воды в регионах с малым количеством полевых наблюдений.