Método de estimación de la distribución de concentración de clorofila basado en imágenes aéreas de UAV considerando la distribución de agua turbia en un embalse
Autores: Irie, Mitsuteru; Manabe, Yugen; Yamashita, Masafumi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Método de estimación de la distribución de concentración de clorofila basado en imágenes aéreas de UAV considerando la distribución de agua turbia en un embalse
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Observación
Distribución de fitoplancton
Florecimientos algales
UAVs
Concentración de clorofila
Aprendizaje automático
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La observación de la distribución del fitoplancton con una alta resolución espaciotemporal es necesaria para rastrear las fuentes de nutrientes que causan floraciones algales y para entender su comportamiento en respuesta a fenómenos hidráulicos. La fotografía desde UAV, que tiene una excelente resolución temporal y espacial, es un método efectivo para obtener información sobre la calidad del agua de manera integral. En este estudio, intentamos desarrollar un método para estimar la concentración de clorofila a partir de imágenes aéreas utilizando aprendizaje automático que considera la corrección de brillo basada en la insolación y la distribución espacial de la turbidez evaluada mediante análisis de imágenes satelitales. La reflectancia de las floraciones de algas nocivas (HAB) era diferente de la del fitoplancton observado en condiciones normales; por lo tanto, las imágenes que contenían HAB fueron las causas de error en la estimación de la concentración de clorofila. Primero, se extrajeron las imágenes cuando ocurrió la floración mediante la discriminación con aprendizaje automático. Luego, se utilizaron las otras imágenes para la regresión de la concentración. Finalmente, el coeficiente de determinación entre la concentración de clorofila estimada cuando no ocurrió floración mediante el análisis de imágenes y el valor observado alcanzó 0.84. El método propuesto permite la representación detallada de la distribución espacial de la concentración de clorofila, lo que contribuye a la mejora en la gestión de la calidad del agua en embalses.
Descripción
La observación de la distribución del fitoplancton con una alta resolución espaciotemporal es necesaria para rastrear las fuentes de nutrientes que causan floraciones algales y para entender su comportamiento en respuesta a fenómenos hidráulicos. La fotografía desde UAV, que tiene una excelente resolución temporal y espacial, es un método efectivo para obtener información sobre la calidad del agua de manera integral. En este estudio, intentamos desarrollar un método para estimar la concentración de clorofila a partir de imágenes aéreas utilizando aprendizaje automático que considera la corrección de brillo basada en la insolación y la distribución espacial de la turbidez evaluada mediante análisis de imágenes satelitales. La reflectancia de las floraciones de algas nocivas (HAB) era diferente de la del fitoplancton observado en condiciones normales; por lo tanto, las imágenes que contenían HAB fueron las causas de error en la estimación de la concentración de clorofila. Primero, se extrajeron las imágenes cuando ocurrió la floración mediante la discriminación con aprendizaje automático. Luego, se utilizaron las otras imágenes para la regresión de la concentración. Finalmente, el coeficiente de determinación entre la concentración de clorofila estimada cuando no ocurrió floración mediante el análisis de imágenes y el valor observado alcanzó 0.84. El método propuesto permite la representación detallada de la distribución espacial de la concentración de clorofila, lo que contribuye a la mejora en la gestión de la calidad del agua en embalses.