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1. Identificação
Tipo de ReferênciaArtigo em Revista Científica (Journal Article)
Sitemtc-m21b.sid.inpe.br
Código do Detentorisadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S
Identificador8JMKD3MGP3W34P/3MRK5F8
Repositóriosid.inpe.br/mtc-m21b/2016/11.22.20.07   (acesso restrito)
Última Atualização2016:11.22.20.07.47 (UTC) simone
Repositório de Metadadossid.inpe.br/mtc-m21b/2016/11.22.20.07.47
Última Atualização dos Metadados2018:06.04.02.41.22 (UTC) administrator
DOI10.1016/j.isprsjprs.2016.08.009
ISSN0924-2716
Chave de CitaçãoWatanabeMiAsRoAlImBa:2016:PaCaQu
TítuloParametrization and calibration of a quasi-analytical algorithm for tropical eutrophic waters
Ano2016
MêsNov.
Data de Acesso24 abr. 2024
Tipo de Trabalhojournal article
Tipo SecundárioPRE PI
Número de Arquivos1
Tamanho4401 KiB
2. Contextualização
Autor1 Watanabe, Fernanda
2 Mishra, Deepak R.
3 Astuti, Ike
4 Rodrigues, Thanan
5 Alcântara, Enner
6 Imai, Nilton N.
7 Barbosa, Cláudio Clemente Faria
Identificador de Curriculo1
2
3
4
5
6
7 8JMKD3MGP5W/3C9JGSB
Grupo1
2
3
4
5
6
7 DPI-OBT-INPE-MCTI-GOV-BR
Afiliação1 Universidade Estadual Paulista (UNESP)
2 University of Georgia
3 University of Georgia
4 Universidade Estadual Paulista (UNESP)
5 Universidade Estadual Paulista (UNESP)
6 Universidade Estadual Paulista (UNESP)
7 Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
Endereço de e-Mail do Autor1
2
3
4
5
6
7 claudio.barbosa@inpe.br
RevistaISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing
Volume121
Páginas28-47
Nota SecundáriaA1_GEOCIÊNCIAS A2_INTERDISCIPLINAR A2_CIÊNCIAS_AMBIENTAIS B1_ENGENHARIAS_IV B1_BIODIVERSIDADE C_CIÊNCIAS_AGRÁRIAS_I
Histórico (UTC)2016-11-22 20:07:47 :: simone -> administrator ::
2016-11-22 20:07:48 :: administrator -> simone :: 2016
2016-11-22 20:08:19 :: simone -> administrator :: 2016
2018-06-04 02:41:22 :: administrator -> simone :: 2016
3. Conteúdo e estrutura
É a matriz ou uma cópia?é a matriz
Estágio do Conteúdoconcluido
Transferível1
Tipo do ConteúdoExternal Contribution
Tipo de Versãopublisher
Palavras-ChaveAlgal bloom
Bio-optical model
Inherent optical properties
Inland waters
Quasi-analytical algorithm
Remote sensing reflectance
ResumoQuasi-analytical algorithm (QAA) was designed to derive the inherent optical properties (IOPs) of water bodies from above-surface remote sensing reflectance (Rrs). Several variants of QAA have been developed for environments with different bio-optical characteristics. However, most variants of QAA suffer from moderate to high negative IOP prediction when applied to tropical eutrophic waters. This research is aimed at parametrizing a QAA for tropical eutrophic water dominated by cyanobacteria. The alterations proposed in the algorithm yielded accurate absorption coefficients and chlorophyll-a (Chl-a) concentration. The main changes accomplished were the selection of wavelengths representative of the optically relevant constituents (ORCs) and calibration of values directly associated with the pigments and detritus plus colored dissolved organic material (CDM) absorption coefficients. The re-parametrized QAA eliminated the retrieval of negative values, commonly identified in other variants of QAA. The calibrated model generated a normalized root mean square error (NRMSE) of 21.88% and a mean absolute percentage error (MAPE) of 28.27% for at(λ), where the largest errors were found at 412 nm and 620 nm. Estimated NRMSE for aCDM(λ) was 18.86% with a MAPE of 31.17%. A NRMSE of 22.94% and a MAPE of 60.08% were obtained for aφ(λ). Estimated aφ(665) and aφ(709) was used to predict Chl-a concentration. aφ(665) derived from QAA for Barra Bonita Hydroelectric Reservoir (QAA_BBHR) was able to predict Chl-a accurately, with a NRMSE of 11.3% and MAPE of 38.5%. The performance of the Chl-a model was comparable to some of the most widely used empirical algorithms such as 2-band, 3-band, and the normalized difference chlorophyll index (NDCI). The new QAA was parametrized based on the band configuration of MEdium Resolution Imaging Spectrometer (MERIS), Sentinel-2A and 3A and can be readily scaled-up for spatio-temporal monitoring of IOPs in tropical waters.
ÁreaSRE
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4. Condições de acesso e uso
Idiomaen
Arquivo Alvowatanabe_parametrization.pdf
Grupo de Usuáriossimone
Grupo de Leitoresadministrator
simone
Visibilidadeshown
Política de Arquivamentodenypublisher denyfinaldraft24
Permissão de Leituradeny from all and allow from 150.163
Permissão de Atualizaçãonão transferida
5. Fontes relacionadas
Repositório Espelhourlib.net/www/2011/03.29.20.55
Unidades Imediatamente Superiores8JMKD3MGPCW/3EQCCU5
Lista de Itens Citandosid.inpe.br/bibdigital/2013/09.09.15.05 2
sid.inpe.br/mtc-m21/2012/07.13.14.43.57 1
DivulgaçãoWEBSCI; PORTALCAPES; COMPENDEX; SCOPUS.
Acervo Hospedeirosid.inpe.br/mtc-m21b/2013/09.26.14.25.20
6. Notas
Campos Vaziosalternatejournal archivist callnumber copyholder copyright creatorhistory descriptionlevel e-mailaddress format isbn label lineage mark nextedition notes number orcid parameterlist parentrepositories previousedition previouslowerunit progress project rightsholder schedulinginformation secondarydate secondarykey session shorttitle sponsor subject tertiarymark tertiarytype url
7. Controle da descrição
e-Mail (login)simone
atualizar 

1. Identificação
Tipo de ReferênciaTese ou Dissertação (Thesis)
Sitemtc-m21b.sid.inpe.br
Código do Detentorisadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S
Identificador8JMKD3MGP5W34M/3FNS6NE
Repositóriosid.inpe.br/mtc-m21b/2014/02.13.12.56
Última Atualização2014:07.11.14.47.13 (UTC) administrator
Repositório de Metadadossid.inpe.br/mtc-m21b/2014/02.13.12.56.12
Última Atualização dos Metadados2018:06.04.03.04.02 (UTC) administrator
Chave SecundáriaINPE-17374-TDI/2183
Chave de CitaçãoOgashawara:2014:ReQuAn
TítuloRe-parameterization of a quasi analytical algorithm and phycocyanin estimation for a tropical reservoir
Título AlternativoRe-parametrização de um algoritmo quasi analítico e estimação de ficociana para um reservatório tropical
CursoSER-SRE-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
Ano2014
Data2014-03-10
Data de Acesso24 abr. 2024
Tipo da TeseDissertação (Mestrado em Sensoriamento Remoto)
Tipo SecundárioTDI
Número de Páginas147
Número de Arquivos1
Tamanho4965 KiB
2. Contextualização
AutorOgashawara, Igor
GrupoSER-SRE-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
BancaKampel, Milton (presidente)
Stech, José Luiz (orientador)
Tundisi, José Galizia (orientador)
Mishra, Deepak Ranjan
Endereço de e-Mailigoroga@dsr.inpe.br
UniversidadeInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
CidadeSão José dos Campos
Histórico (UTC)2014-02-13 12:56:34 :: igoroga@dsr.inpe.br -> yolanda ::
2014-02-13 12:59:51 :: yolanda -> igoroga@dsr.inpe.br ::
2014-02-13 13:17:04 :: igoroga@dsr.inpe.br -> yolanda ::
2014-03-11 14:09:32 :: yolanda -> administrator ::
2014-04-14 14:56:48 :: administrator -> igoroga@dsr.inpe.br ::
2014-05-05 20:30:41 :: igoroga@dsr.inpe.br -> yolanda ::
2014-05-06 12:42:18 :: yolanda -> administrator ::
2014-07-11 14:07:00 :: administrator -> yolanda@sid.inpe.br ::
2014-07-11 14:10:29 :: yolanda@sid.inpe.br -> yolanda ::
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2014-07-25 14:05:00 :: tereza@sid.inpe.br :: -> 2014
2014-07-25 14:21:24 :: tereza@sid.inpe.br -> administrator :: 2014
2018-06-04 03:04:02 :: administrator -> :: 2014
3. Conteúdo e estrutura
É a matriz ou uma cópia?é a matriz
Estágio do Conteúdoconcluido
Transferível1
Palavras-ChaveQAA
phycocyanin
bio-optical model
tropical reservoir
ficocianina
modelo bio-óptico
reservatório tropical
ResumoThe eutrophication of aquatic systems is a worldwide environmental problem. One of its main outcome is the algal bloom, including the potentially toxic algal which can affect human health. Because of the toxicity of the harmful algal blooms, environmental monitoring is needed, mainly in aquatic systems near to urban centers. The use of remote sensing for monitoring the algal blooms uses bio-optical modeling, which is based on the spectral behavior of the optically active components in the water to estimate their concentrations as well as their inherent optical properties (IOPs). The detection of cyanobacteria, one of the main phylum of harmful algal, occurs by the identification of a unique pigment in inland waters cyanobacteria, the phycocyanin (PC). Remote sensing techniques, such as the quasi-analytical algorithms (QAA) - a type of bio-optical model - have been used to the estimation of IOPs in aquatic systems using in situ hyperspectral data and satellite multispectral data. However there is not any QAA developed or evaluated in tropical inland waters. Therefore the goal of this research was to evaluate the need for the re-parameterization of a QAA and to re-parameterize one for tropical eutrophic inland waters. Radiometric, limnological and IOPs data were collected in the Funil Hydroeletric Reservoir, located between São Paulo and Rio de Janeiro States, Brazil. Results of the Normalized Root Mean Square Error (NRMSE) showed that for the application of QAA in tropical inland waters a re-parameterization is needed. Thus, the results of the re-parameterization showed an average NRMSE of 36\% for the retrieval of the total absorption coefficients. The colored detrital matter (CDM) absorption coefficients were retrieved with an average NRMSE of 49\%. Phytoplankton absorption coefficients were retrieved with an average NRMSE of 74\%. PC concentration estimation from the estimated IOPs showed good results (NRMSE of 24.94\%) for the in situ hyperspectral dataset. Uncertainties in the estimations are mainly due to the lack of in situ data of PC absorption coefficients to calibrate the model. The re-parameterization was also applied for a synthetic dataset of the future Ocean \& Land Color Imager (OLCI) sensor which will be part of Sentinel 3 satellite. The simulation of OLCI data was conducted using its spectral response function and it is enhanced because of its potentially use of environmental monitoring since its temporal resolution will be improved by the launch of 2 satellites working as a constellation. Overall results were encouraging since it is one of the first works to explore the estimation of IOPs in tropical inland waters through remote sensing. However, results also indicated the need for further fine tuning of the model, mainly in the estimation of total absorption coefficients. Therefore, the development of a QAA and the estimation of PC concentration in tropical inland waters are an important step for the development of a robust tool for improving water quality monitoring. RESUMO: A eutrofização de sistemas aquáticos é um problema recorrente em diversas parte do mundo. Uma de suas principais consequências é o florescimento de algas, e entre elas, as algas potencialmente tóxicas que podem ser prejudiciais para a saúde humana. Devido a essa toxicidade, é necessário um monitoramento constante dessas florações em ambientes aquáticos, principalmente próximos aos centros urbanos. A utilização de sensoriamento remoto para o monitoramento de florescimento de algas ocorre por meio da modelagem bio-óptica, que utiliza a resposta espectral dos componentes opticamente ativos na água para estimar a sua concentração assim como as propriedades ópticas inerentes (POIs). A identificação de cianobactéria, um das principais classes de algas tóxicas, é então realizada por meio de um pigmento único em cianobactérias de águas interiores que é a ficocianina (PC). Técnicas de sensoriamento remoto, como os algoritmos quasi-analíticos (QAAs), um tipo de modelo bio-óptico, tem sido utilizados para a obtenção das POIs em sistemas aquáticos por meio de dados hiperespectrais coletados in situ e dados multiespectrais provenientes de satélites. Entretanto, nenhum QAA foi desenvolvido ou avaliado para águas interiores tropicais. Portanto o objetivo do presente estudo foi avaliar a necessidade de reparametrizar um QAA e realizar a reparametrização do mesmo para águas interiores eutrofizadas em uma região tropical. Dados radiométricos, limnológicos e POIs foram coletados no Reservatório Hidrelétrico de Funil, localizado entre os estados de São Paulo e Rio de Janeiro. Resultados mostram que para a aplicação de QAA em águas interiores tropicais é necessária uma reparametrização, que foi avaliada por meio da Raiz do Erro Médio Quadrático Normalizada (NRMSE). Dessa forma resultados da reparametrização mostram um NRMSE de 36\% para a média dos coeficientes de absorção total. Os coeficientes de absorção da matéria residual colorida (CDM) foram estimados com a média do NRMSE de 49\% já os coeficientes de absorção do fitoplâncton foram estimados com a média do NRMSE de 74\%. A estimação da concentração de PC por meio das POIs estimadas mostram bons resultados (NRMSE de 24.94\%) para o conjunto de dados hiperespectrais in situ. Incertezas das estimações ocorreram principalmente pela falta de dados empíricos dos coeficientes de absorção de PC para a calibração do modelo. A reparametrização também foi aplicada para um conjunto sintético de dados do futuro sensor Ocean \& Land Color Imager (OLCI) que fará parte do satélite Sentinel 3. A simulação dos dados do sensor OLCI foi realizada por sua função de resposta espectral e se destaca pela sua possível utilização para o monitorando ambiental devido a sua resolução temporal que será ampliada pelo lançamento de 2 satélites atuando em formato de constelação. Os resultados das etapas do trabalho foram estimulantes por ser um dos primeiros trabalhos a explorar a estimação de IOPs em águas interiores tropicais por meio de sensoriamento remoto. Entretanto os resultados também indicam a necessidade de um aprimoramento, principalmente na estimação do coeficiente de absorção total, que é essencial para a estimação dos demais coeficientes de absorção. Portanto, o desenvolvimento de um QAA e a estimação da concentração de PC em águas interiores tropicais são um importante passo para o desenvolvimento de uma ferramenta robusta para o monitoramento da qualidade da água.
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Permissão de Atualizaçãonão transferida
5. Fontes relacionadas
Repositório Espelhosid.inpe.br/mtc-m21b/2013/09.26.14.25.22
Unidades Imediatamente Superiores8JMKD3MGPCW/3F3NU5S
Lista de Itens Citando
Acervo Hospedeirosid.inpe.br/mtc-m21b/2013/09.26.14.25.20
6. Notas
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