Caracterización óptica de aguas superficiales a partir de imágenes satelitales multi e hiperespectrales en la región de Gran Resistencia, Chaco

Autores
Gauto, Víctor Hugo
Año de publicación
2023
Idioma
español castellano
Tipo de recurso
tesis de maestría
Estado
versión publicada
Colaborador/a o director/a de tesis
Ferral, Anabella
Farías, Alejandro Rubén
Descripción
Tesis (Magister en aplicaciones de información espacial)--Universidad Nacional de Córdoba, Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación, 2023.
Maestría conjunta con el Instituto de Altos Estudios Espaciales "Mario Gulich"-CONAE.
Fil: Gauto, Víctor Hugo. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación; Argentina.
Fil: Gauto, Víctor Hugo. Comisión Nacional de Actividades Espaciales. Instituto de Altos Estudios Espaciales Mario Gulich; Argentina.
En este trabajo, se aplicaron técnicas de teledetección satelital a aguas superficiales en el Área Metropolitana del Gran Resistencia, Chaco, utilizando sensores hiper y multiespectral, para la evaluación de productos de la plataforma PRISMA en calidad del agua. Se realizó la convolución espectral para obtener una firma espectral sintética que combina la función de respuesta espectral de Sentinel-2 MSI (ESA), con la resolución hiperespectral de PRISMA. Se seleccionaron puntos muestrales para tres clases de agua (baja en sedimentos, alta concentración de clorofila-a y elevados sólidos en suspensión) en lagunas de la región y sobre el Río Paraná. Se calcularon las desviaciones mediante métricas de desempeño entre los productos con corrección atmosférica automática, y con el procesador ACOLITE. Los resultados indican que los productos PRISMA son aptos para el estudio de aguas superficiales. Además, se analizó el cambio de color a lo largo de una transecta sobre el Río Paraná, luego asociado a la turbidez. Este estudio es el primero en la región que utiliza técnicas de teledetección satelital hiperespectral para el estudio de aguas interiores.
Achieve water conservation, worldwide, requires continuous study and monitoring of this resource. In the Gran Resistencia Metropolitan Area, province of Chaco, there are sinuous rivers and meandering lagoons. Monitoring and analyzing these surface waters is a great challenge due to the complexity of this ecosystem, difficulty in monitoring logistics, and the high spatial scarcity of water features. In this context, remote sensing using sensors on board of space platforms offers useful tools. In particular, hyperspectral sensors provide data with high spectral resolution in hundreds of discrete bands. In the present work, different products from the hyperspectral platform PRISMA (Italian Space Agency) were used. They were compared with a multispectral image from the Sentinel-2 MSI mission. Using spectral convolution, a synthetic spectral signature was obtained that combines the spectral response function of Sentinel-2 with the high band resolution of PRISMA. To assess deviations between different products, a number of performance metrics were calculated: mean absolute error (MAE), root mean square error (RMSE), spectral angle measure (SAM), deviation (BIAS), and correlation coefficient (R2 ). Sample points corresponding to three water classes were selected, according to their composition: low presence of sediments, high concentration of chlorophyll-a and high amount of suspended solids. Given the importance and proximity of Paraná River to the region of interest, equidistant sample points were located along a transect. In these, a chromatic analysis was carried out to evaluate the progressive change in the water color between shores. Chromatic analysis techniques show the progressive change in the color of the water between the banks. The color of the water obtained works as a proxy of the turbidity present. The literature review shows that, in the region of interest, this is the first work to use hypers-pectral satellite remote sensing techniques for inland waters study.
Fil: Gauto, Víctor Hugo. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación; Argentina.
Fil: Gauto, Víctor Hugo. Comisión Nacional de Actividades Espaciales. Instituto de Altos Estudios Espaciales Mario Gulich; Argentina.
Materia
Teledetección satelital
Calidad del agua
Sensor hiperespectral
Aguas continentales
Aguas interiores
Análisis cromático
Sentinel-2
PRISMA
Inland waters
Chromatic analysis
Hyperspectral sensor
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
Repositorio
Repositorio Digital Universitario (UNC)
Institución
Universidad Nacional de Córdoba
OAI Identificador
oai:rdu.unc.edu.ar:11086/550551
Acceder
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Fil: Gauto, Víctor Hugo. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación; Argentina.
Fil: Gauto, Víctor Hugo. Comisión Nacional de Actividades Espaciales. Instituto de Altos Estudios Espaciales Mario Gulich; Argentina.
En este trabajo, se aplicaron técnicas de teledetección satelital a aguas superficiales en el Área Metropolitana del Gran Resistencia, Chaco, utilizando sensores hiper y multiespectral, para la evaluación de productos de la plataforma PRISMA en calidad del agua. Se realizó la convolución espectral para obtener una firma espectral sintética que combina la función de respuesta espectral de Sentinel-2 MSI (ESA), con la resolución hiperespectral de PRISMA. Se seleccionaron puntos muestrales para tres clases de agua (baja en sedimentos, alta concentración de clorofila-a y elevados sólidos en suspensión) en lagunas de la región y sobre el Río Paraná. Se calcularon las desviaciones mediante métricas de desempeño entre los productos con corrección atmosférica automática, y con el procesador ACOLITE. Los resultados indican que los productos PRISMA son aptos para el estudio de aguas superficiales. Además, se analizó el cambio de color a lo largo de una transecta sobre el Río Paraná, luego asociado a la turbidez. Este estudio es el primero en la región que utiliza técnicas de teledetección satelital hiperespectral para el estudio de aguas interiores.
Achieve water conservation, worldwide, requires continuous study and monitoring of this resource. In the Gran Resistencia Metropolitan Area, province of Chaco, there are sinuous rivers and meandering lagoons. Monitoring and analyzing these surface waters is a great challenge due to the complexity of this ecosystem, difficulty in monitoring logistics, and the high spatial scarcity of water features. In this context, remote sensing using sensors on board of space platforms offers useful tools. In particular, hyperspectral sensors provide data with high spectral resolution in hundreds of discrete bands. In the present work, different products from the hyperspectral platform PRISMA (Italian Space Agency) were used. They were compared with a multispectral image from the Sentinel-2 MSI mission. Using spectral convolution, a synthetic spectral signature was obtained that combines the spectral response function of Sentinel-2 with the high band resolution of PRISMA. To assess deviations between different products, a number of performance metrics were calculated: mean absolute error (MAE), root mean square error (RMSE), spectral angle measure (SAM), deviation (BIAS), and correlation coefficient (R2 ). Sample points corresponding to three water classes were selected, according to their composition: low presence of sediments, high concentration of chlorophyll-a and high amount of suspended solids. Given the importance and proximity of Paraná River to the region of interest, equidistant sample points were located along a transect. In these, a chromatic analysis was carried out to evaluate the progressive change in the water color between shores. Chromatic analysis techniques show the progressive change in the color of the water between the banks. The color of the water obtained works as a proxy of the turbidity present. The literature review shows that, in the region of interest, this is the first work to use hypers-pectral satellite remote sensing techniques for inland waters study.
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