Harmonized Chlorophyll-a Retrievals in Inland Lakes From Landsat-8/9 and Sentinel 2A/B Virtual Constellation Through Machine Learning

遥感 多光谱图像 卫星 星座 计算机科学 平均绝对百分比误差 人工智能 环境科学 算法 地质学 物理 人工神经网络 天文
作者
Zhigang Cao,Ronghua Ma,Miao Liu,Hongtao Duan,Qing Xiao,Kun Xue,Ming Shen
出处
期刊:IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:60: 1-16 被引量:48
标识
DOI:10.1109/tgrs.2022.3207345
摘要

Moderate-high resolution satellite missions provide an opportunity to capture subtle spatial variability in lakes; however, the sparsity of time series for individual satellite instruments cannot monitor temporal variation in the lake environment. To date, studies on the joint observations of chlorophyll-a (Chl-a) in inland lakes from multiple missions have been poorly reported. Here, we generated a harmonized Chl-a dataset for the lakes in the Yunnan–Guizhou Plateau in China from 2013 to 2022 by the Landsat 8/9 and Sentinel-2A/B virtual constellation. This study first examined the performance of four atmospheric correction processors to derive remote sensing reflectance (R rs ) from Landsat 8/9 Operational Land Imager (OLI) and Sentinel-2A/B multispectral instrument (MSI) images. We determined that the dark spectral fitting algorithm generated better R rs than the other processors, e.g., R rs (561) mean absolute percentage error (MAPE)=15.2%, R rs (665) MAPE=27.5%, and R rs (704) MAPE=25.7%. OLI-derived R rs at five visible and near-infrared bands showed satisfactory agreement with MSI (slope=0.94, MAPE=11.8%). The mixed density network outperformed the six state-of-the-art algorithms and other two machine learning models in retrieving Chl-a [MSI: MAPE=31.4% (N=109), OLI: MAPE=38.0% (N=74)]. The satisfactory agreement of Chl-a retrievals between the synchronous MSI and OLI images (N=2,293,821, MAPE=34.6%) supported the establishment of the virtual constellation. MSI- and OLI- derived Chl-a in nine major lakes in the studied area exhibited apparent seasonal variability from 2013 to 2022, particularly after 2017. Results highlight a solution to establish the Landsat/Sentinel-2 virtual constellation for improving the spatial and temporal resolutions of a database of lake water quality.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
共享精神应助wsx采纳,获得10
4秒前
DOC_XIONG完成签到,获得积分0
4秒前
wp4455777完成签到,获得积分10
4秒前
打打应助孟孟采纳,获得10
5秒前
科研小白完成签到,获得积分10
6秒前
Maestro_S应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
Maestro_S应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
iitj应助科研通管家采纳,获得20
6秒前
Maestro_S应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
11112321321完成签到 ,获得积分10
8秒前
You完成签到,获得积分10
10秒前
胖胖完成签到 ,获得积分0
12秒前
12秒前
YYU完成签到 ,获得积分10
12秒前
不爱科研完成签到 ,获得积分10
13秒前
现代完成签到,获得积分10
13秒前
Ning完成签到 ,获得积分10
14秒前
14秒前
科研小白009完成签到 ,获得积分10
15秒前
guoxingliu完成签到,获得积分10
16秒前
顾矜应助SUN采纳,获得10
17秒前
aaa发布了新的文献求助10
17秒前
慕辰完成签到 ,获得积分10
18秒前
孟孟发布了新的文献求助10
21秒前
关畅澎完成签到 ,获得积分10
23秒前
songrui643完成签到 ,获得积分10
23秒前
24秒前
单薄惜珊完成签到 ,获得积分10
27秒前
keliya完成签到 ,获得积分10
28秒前
幸福妙柏完成签到 ,获得积分10
30秒前
33秒前
斯文之双完成签到 ,获得积分10
35秒前
37秒前
果粒橙子完成签到 ,获得积分10
38秒前
四叶草完成签到 ,获得积分10
39秒前
waveless完成签到,获得积分10
39秒前
七七八八完成签到 ,获得积分10
40秒前
愉快的发布了新的文献求助10
41秒前
时尚若雁完成签到,获得积分10
41秒前
ychope完成签到,获得积分10
42秒前
高分求助中
On lateral buckling of armouring wires in flexible pipes 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 700
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7744743
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9292499
关于积分的说明 20213313
捐赠科研通 7323705
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3307647
关于科研通互助平台的介绍 2459632
邀请新用户注册赠送积分活动 2318707