Измерение общего содержания растворённых и взвешенных веществ в водных системах: обзор проблем, традиционных методов и методов дистанционного зондирования

В исследовании представлен всесторонний обзор подходов к измерению параметров качества воды (WQPs) с акцентом на общее содержание растворённых веществ (TDS) и общее содержание взвешенных веществ (TSS). Современные методы измерения TDS и TSS включают традиционные полевые и гравиметрические подходы. Эти методы ограничены из-за связанных с ними затрат, трудоёмкости и ограниченного пространственного охвата. В последние десятилетия в качестве альтернативы для преодоления этих ограничений применяются методы дистанционного зондирования (RS). Однако они подвержены атмосферным помехам на изображениях, а также проблемам радиометрического и спектрального разрешения. Поэтому исследования этих параметров качества воды с использованием RS требуют знания и применения наиболее эффективных методов. Использование RS для восстановления значений TDS, TSS и их составляющих изучалось во многих работах с применением изображений, полученных бортовыми датчиками на беспилотных летательных аппаратах (UAV), а также спутниковыми датчиками на платформах Landsat, Sentinel-2, Aqua и Terra. Изображения и их спектральные характеристики используются как входные данные для анализа методами глубокого обучения, статистических моделей и моделей машинного обучения. Методы восстановления этих параметров качества воды зависят от оптических свойств внутренних водоёмов. В то время как TSS является оптически активным параметром, TDS оптически неактивен и характеризуется низким отношением сигнал/шум. Обнаружение TDS в видимом, ближнем инфракрасном и инфракрасном диапазонах обусловлено процессами, которые обычно происходят одновременно с изменениями TDS и влияют на оптически активный параметр качества воды. Исследование выявило значительные улучшения при интеграции методов RS и традиционных подходов для оценки параметров качества воды. Полученные результаты показывают, что улучшенное пространственно-временное разрешение может эффективно выявлять изменения параметров качества воды. Для эффективного мониторинга TDS и TSS с использованием RS рекомендуется применять методы атмосферной коррекции для уменьшения атмосферных помех на изображениях, а также исследовать объединение оптических и микроволновых...