Информационная технология дистанционного определения

Фефилов Юрий Вадимович
Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт
экономики, информации и автоматизированных систем управления
рыбного хозяйства
ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
ДИСТАНЦИОННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ПАРАМЕТРОВ ПЕРВИЧНОЙ
ПРОДУКТИВНОСТИ
В СИСТЕМАХ МОНИТОРИНГА ОКЕАНА
Структурная схема ОСМ
Результаты
научных
рейсов
Общий допустимый улов
Мониторинг
характеристик
среды
НИС
Квоты вылова
Разрешение
на
промысел
Учетные данные
предприятий
• Лицензирование
• Реестр флота
Данные
РИЦ
инспекторских
Отчеты
предприятий
Позиции
судов
ССД
проверок
Спутниковый мониторинг океана
•ТПО
•Концентрация хлорофилла «а»
•Динамическая топография
•Радиолокационное изображение
•Ледовая обстановка
NOAA
ERS - 2
Topex/Poseidon
SeaWiFS
Центр
обработки
Цель работы
Разработка и реализация
информационной технологии
определения параметров
первичной продуктивности
на основе спутниковых данных,
позволяющей повысить точность
восстановления концентрации
хлорофилла «а»
для региона Дальнего Востока
и эффективность обработки
спутниковых данных
Решаемые задачи
•анализ задач мониторинга и прогнозирования океанографических и
гидробиологических параметров морских акваторий на основе
спутниковых данных;
•разработка программы и проведение подспутникового эксперимента
по верификации данных спутникового сканера SeaWiFS;
•исследование погрешностей аналитических и эмпирических
алгоритмов восстановления концентрации хлорофилла «а» для
региона Дальнего Востока;
•разработка региональных алгоритмов восстановления концентрации
хлорофилла «а» по спутниковым данным, учитывающих особенности
атмосферы и биооптического состояния вод для данного региона;
•разработка и создание методики комплексного усвоения
спутниковых данных и данных in situ для задач определения
параметров первичной продуктивности;
•разработка программного обеспечения для реализации методики;
Дистанционные оптические
методы исследования океана
nH2O + nCO2 + свет  (CH2O)n +nO2
Первичной продуктивностью принято называть
скорость новообразования органического вещества
фотоавтотрофными организмами за счет поглощенной
солнечной энергии
сам процесс
биологического превращения
энергии света в химически связанную
(в виде органических веществ)
энергию называется фотосинтезом
хлорофилл «а» является одним из
пигментов фитопланктона и имеет
характерный спектр поглощения
помимо хлорофилла «а» на цвет морской
воды влияют растворённое органическое
вещество и неорганические взвеси
Тенденции развития
14
12
10
8
6
4
2
0
1996
1997
1999
2002
Регрессионные алгоритмы
lg CChl  lg A  B lg r12
CChl 10
( a0
 a1R  a2 R  a3 R
2
Rrs (490 )
R  lg
Rrs (555)
3
)
 a4
Алгоритм ОС4
Подспутниковый эксперимент
142
54
53
52
51
50
49
48
47
46
143
144
145
146
147
Станд. алгоритм завышает значения
Àëãî ðèòì SeaWiFS
10
1
0.1
0.1
1
Êî í òàêòí û å èçì åðåí èÿ
10
0.6
0.6
0.4
0.4
Èçì åðåí èÿ õëî î ô èëëà "à" in situ
Èçì åðåí èÿ õëî î ô èëëà "à" in situ
Соотношения R35 и R45
0.2
0
-0.2
0.2
0
-0.2
-0.3
-0.2
-0.1
Ñî î òí î ø åí èå R35
0
0.1
-0.3
-0.2
-0.1
Ñî î òí î ø åí èå R45
0
0.1
Погрешности алгоритмов
Сравнительная точность восстановления концентрации хлорофилла «а»
с использованием стандартного алгоритма SeaWiFS и регионального алгоритма
Номер
станции
Контактные
измерения
[мг/м3]
Алгоритм
SeaWiFS
[мг/м3]
Погрешност
ь
SeaWiFS
Регион.
Алгоритм
[мг/м3]
Погрешность
регион.
алгоритма
17
24
1.08
2.99
2.76
6.81
157
128
1.01
2.91
7
3
67
68
85
94
1.17
0.98
1.62
1.34
2.53
1.47
2.13
2.20
117
49
31
65
1.19
1.07
1.69
1.46
2
9
4
10
95
109
1.30
0.65
2.13
2.19
64
237
1.00
0.73
23
13
Сравнение алгоритмов
24
7
Êî í öåí òðàöèÿ õëî ðî ô èëëà "à"
6
Ñðàâí åí èå àëãî ðèòì î â
Äàí í û å in situ
Àëãî ðèòì SeaWiFS
5
Ðåãèî í àëüí û é àëãî ðèòì
4
3
17
67
109
94
95
2
85
68
1
0
0
1
2
3
4
5
Í î ì åð ñòàí öèè
6
7
8
9
Технология обработки данных
Данные спутниковых сенсоров
Данные in situ
Региональные модели
Восстановление концентрации хлорофилла
Карты в графических форматах
Значения параметров в текстовом
или бинарном виде
Конвертеры
Математическое, статистическое и геоинформационное ПО
Отраслевая система мониторинга водных биологических ресурсов
и контроля за деятельностью промысловых судов
Схема обработки данных
Данные
на магнитной ленте
Выделение
заданного региона
Данные
формата L1
(регион)
Программа работы
с магнитной лентой
Данные
формата L1
Алгоритм атмосферной
коррекции
Данные по
метеорологии
Архивированные
спутниковые данные
Программа работы
с архивами
Региональный
биооптический алгоритм
Данные
формата L2
Создание
картографич. проекции
Карты +
дополнительные
данные
Программа работы с
метеоданными
Карты концентрации
хлорофилла
Программное обеспечение
Главное меню
Выбор
региона
Результат
Информация
о ходе работы
Сравнение результатов восстановления
Стандартный алгоритм
Предложенный алгоритм
Карта концентрации хлорофилла «а»
Карта динамической топографии
Статистическая информация по вылову
Совместное использование данных