Caracterización hiperespectral de ambientes lumínicos en la columna de agua Elena Torrecilla Unidad de Tecnología Marina (UTM) Centro Mediterráneo de Investigaciones.

Presentación del tema: "Caracterización hiperespectral de ambientes lumínicos en la columna de agua Elena Torrecilla Unidad de Tecnología Marina (UTM) Centro Mediterráneo de Investigaciones."— Transcripción de la presentación:

1 Caracterización hiperespectral de ambientes lumínicos en la columna de agua Elena Torrecilla Unidad de Tecnología Marina (UTM) Centro Mediterráneo de Investigaciones Marítimas y Ambientales CSIC Análisis de propiedades ópticas inherentes (IOPs) y aparentes (AOPs)

2 Índice Introducción: Caracterización Hiperespectral Objetivo: Modelos de transferencia Radiativa Hydrolight 4.2 Datos obtenidos por simulación Datos experimentales Procesado datos hiperespectrales

3 Caracterización Hiperespectral Caracterización de la distribución espacial de los componentes químicos y biológicos de la columna de agua a partir de la información hiperespectral 400450500550600650700 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 phycorithrine chlorophytes diatoms fluorescence chlorophyll chlorophytes phycorithrine diatoms fluorescence chlorophyll depth

4 Caracterización Hiperespectral 1. Estimación de propiedades ópticas (OP) de la columna de agua 2. Detección de singularidades ópticas 3. Caracterización de las singularidades a partir de sus firmas espectrales OP 1 depth Wavelength (  0 5 10 15 20 25 30 35   0 5 10 15 20 25 30 35 OP 1 300400500600700800 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 OP 1 Análisis Espectral 400450500550600650700 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 ficoerithrine chlorophites diatoms cholrophyll fluorescence Sonda Hiperespectral

5 Caracterización Hiperespectral OP 1 depth [m] wavelength (  Escenario lumínico SIMULADO Modelo de transferencia radiativa HYDROLIGHT 4.2 20 15 10 5 0 [ % / l] depth [ m ] [ % / l] Distribución espacial controlada de los componentes biológicos Distribución hipotética columna de agua Modelado Respuesta sensor (sensibilidad espectral, resolución espectral, SNR) OP 1 depth [m] wavelength (  Métodos correctivos OP 1 depth [m] wavelength (  Métodos análisis espectral 20 15 10 5 0 [ % / l] depth [ m ] [ % / l] Extracción singularidades firmas digitales

6 Objetivo OP 1 depth [m] wavelength (  Escenario lumínico SIMULADO Modelo de transferencia radiativa HYDROLIGHT 4.2 Factores que intervienen en el modelo de transferencia radiativa: propiedades ópticas inherentes (IOPs) propiedades ópticas aparentes (AOPs) condiciones ambientales Obtención de la distribución de radiancia espectral: Ecuación de transferencia radiativa (RTE) Teoría de transferencia radiativa proporciona un marco de trabajo para entender la propagación de la luz en el océano

7 Hydrolight 4.2 Modelo de transferencia radiativa Cálculo de distribuciones de radiancia espectral y otros parámetros derivados en la columna de agua L(z,θ,φ,λ) Sequoia Scientific Inc.  Molecular Water  Inorganic Salts  Dissolved Organic Matter  Planktonic Microorganisms  Organic Detrital Particles  Mineral Particles  Air Bubbles

8 Hydrolight 4.2 Propiedades ópticas inherentes (IOPs) Propiedades ópticas aparentes (AOPs) dependen del medio acuático independientemente de las condiciones lumínicas ambientales dependen del medio acuático y de las condiciones lumínicas ambientales Absorption coefficient a(λ) Scattering coefficient b(λ) Beam attenuation coefficient c(λ) Reflectance R Remote-sensing Reflectance R rs Attenuation coefficients of radiance K Condiciones ambientales Sea state, Sky radiance incident, Bottom reflectance

9 Composición Agua (fitoplancton, CDOM, detritus, etc.) IOPs Absorption coefficient a(λ) Scattering coefficient b(λ) Beam attenuation coefficient c(λ) Volume scattering function β(Ψ,λ) Condiciones ambientales Sea state Sky radiance incident Bottom reflectance Ecuación de Transferencia Radiativa (RTE) Parámetros Radiométricos Distribución radiancia espectral L(z,θ,φ,λ) Downwelling irradiance E d Upwelling irradiance E u AOPs Reflectance R Remote-sensing Reflectance Rrs Attenuation coefficients of radiance K Modelos Medidas

10 Hydrolight 4.2 Ejemplos simulación

11 Análisis Derivativo

12 300400500600700800 300400500600700800 Datos experimentales Compuesto algal Rhodomones Diciembre 2006 Medidas para las diferentes concentraciones

13 Datos experimentales Agua pura Máxima concentración Rhodomonas

14 Datos experimentales Tiempo de adquisición de datos 60.000 15.000 4.000 1500 ms 500 ms 100 ms

15 Procesado datos hiperespectrales 4.000 100 ms Técnicas de procesado:  reducción de ruido  análisis de singularidades  separación de fuentes en espectros mixtos

16 Caracterización hiperespectral de ambientes lumínicos en la columna de agua Elena Torrecilla Unidad de Tecnología Marina (UTM) Centro Mediterráneo de Investigaciones Marítimas y Ambientales CSIC Análisis de propiedades ópticas inherentes (IOPs) y aparentes (AOPs)

17 Multisensor Datalogger System (MDS)