Exploring the relationship between Landsat-8/OLI remote sensing reflectance and optically active components in the surface water at the UHE Maua/PR

Adriana Pereira, Evlyn Novo, Jaqueline Raminelli
2018 Revista Brasileira de Cartografia  
The quality and quantity of water available for both economic growth and life sustainability is one of the major challenges for the sustainable development in the 21st century. This challenge requires research focused on the monitoring of time changes in water properties in several spatial scales. Satellite remote sensing has been applied as an alternative for providing information on optically active components, which act as indicators of water quality. Satellite remote sensing performance,
more » ... ever, varies from one aquatic system to another depending on several factors, such as size, depth, optical properties. This study, therefore, aims to explore the viability of applying remote sensing for monitoring the UHE Mauá reservoir, located in Paraná State. For that, an experiment was carried out to obtain water samples at 24 random samples distributed into the reservoir. Those samples were analyzed in laboratory and optically active components, namely, total suspended solids (TSS) and chlorophyll-a (Chl-a) concentration determined. Surface remote sensing reflectance provided by Landsat/OLI images almost concurrently to satellite overpass was computed for each sample in order to assess the best set of spectral bands and/or band combinations for estimating the concentrations of TSS and Chla. This avaliation was performed through the linear correlation and the factor analysis.Results indicate that Chl-a was the optically active component spanning the widest range of variability in the Mauá reservoir and having the highest potential to be estimated using remote sensing OLI _____________________ band 3 (green),being able to explain more than 70% from the concentration of chlorophyll-a, with the analysis of linear correlation, and being able to explain more than 90% from the concentration of chlorophyll-a, with the factor analysis, in conjunction with other bands OLI. KEYWORDS: Landsat-8/OLI. Chl-a. TSS. RESUMO A qualidade e a quantidade de água potável disponível tanto para crescimento econômico quanto para sustentabilidade da vida é um dos maiores desafios para o desenvolvimento sustentável no século XXI. Este desafio exige pesquisas focadas no acompanhamento de alterações nas propriedades da água em várias escalas espaciais. O sensoriamento remoto orbital tem sido aplicado como uma alternativa para o fornecimento de informações sobre componentes opticamente ativos, que funcionam como indicadores da qualidade da água. A performance do sensoriamento remoto orbital, contudo, varia de um sistema aquático para outro, dependendo de vários fatores, tais como tamanho, profundidade, propriedades ópticas. Este estudo, portanto, pretende explorar a viabilidade da aplicação de sensoriamento remoto para o monitoramento do reservatório da UHE Mauá, localizado no estado do Paraná. Para tanto, foi realizado um experimento com 24 amostras aleatórias de água distribuídas no reservatório. Tais amostras foram analisadas em laboratório e a concentração de componentes opticamente ativos, ou seja, total de sólidos em suspensão (TSS) e clorofilaa (Chl a) foi determinada. A reflectância do sensoriamento remoto de superfície fornecida pelas imagens Landsat/OLI, tomadas quase simultaneamente a coleta de dados em campo foi calculada para cada amostra a fim de avaliar o melhor conjunto de bandas espectrais e/ou combinações de bandas para estimar as concentrações do TSS e Chl-a. Essa avaliação foi realizada através das análises de correlações lineares e da análise fatorial.Os resultados indicam que Chl-a foi o componente opticamente ativo que abrangeu a mais ampla gama de variabilidade no reservatório Mauá e tem o maior potencial para ser estimado usando a banda OLI 3 (verde), explicando mais de 70% da concentração de clorofilaa, no caso da análise das correlações lineares e explicando mais de 90% da concentração de clorofila-a, no caso da análise fatorial, combinada com outras bandas OLI. PALAVRAS-CHAVE:Landsat-8/OLI. Clorofila-a -Chl-a. Total de Sólidos em Suspensão-TSS.
doi:10.14393/rbcv70n5-45745 fatcat:45aiqnele5cr5lai64tnghx6ru