Mapping of water constituents in Lake Constance using multispectral airborne scanner data and a physically based processing scheme

Abstract

A physically based method to determine water constituents in case II waters from imaging spectrometer data is presented. The processing scheme includes modules for sunglitter correction, aerosol retrieval, atmospheric correction, and the retrieval of water constituents from subsurface reflectance spectra in case II waters. For the aerosol retrieval, the sun glitter, and the atmospheric correction modules, an azimuthally resolved radiative transfer model for a multilayer atmosphere-ocean system with a flat water surface is used. The retrieval of water constituents is achieved by an iterative fitting algorithm to adjust modeled and measured underwater reflectances. The processing scheme is applied to airborne multispectral scanner Daedalus AADS1268 in ATM (airborne thematic mapper) modus. Owing to the sensor properties (reduced radiometric sensitivity of the blue channel), it was not possible to work completely without additional data; Gelbstoff absorption could not be retrieved. It had to be inputted and was kept constant over the mission area. The processing system has been tested for multitemporal mapping of water constituents at Lake Constance. The results show the system as an efficient and reliable tool for the inversion of remote sensing data from natural waters.

On présente une méthode physique pour la détermination des constituants de l'eau dans les eaux de type case II à partir des données de spectromètre imageur. La procédure de traitement comprend des modules pour la correction des effets du miroitement, l'extraction des aérosols, la correction atmosphérique et l'extraction des constituants de l'eau à partir des spectres de réflectance de la sous-surface dans les eaux de type case II. Dans le cas des modules d'extraction des aérosols, de correction des effets du miroitement et de correction atmosphérique, on utilise un modèle de transfert radiatif résolu en azimut pour un système multicouches atmosphère-océan caractérisé par une surface d'eau plane. L'extraction des constituants de l'eau est réalisée au moyen d'un algorithme d'ajustement par itération pour ajuster les réflectances modélisées et celles mesurées sous l'eau. La procédure de traitement est appliquée à des données du balayeur multispectral aéroporté Daedalus AADS1268 en mode ATM (airborne thematic mapper). En raison des propriétés du capteur (sensibilité radiométrique réduite du canal bleu), il n'a pas été possible de travailler entièrement sans données complémentaires: l'absorption Gelbstoff n'a pu être extraite. On a dû en tenir compte à titre d'intrant et celle-ci a été gardée constante pour l'ensemble de la zone d'étude. Le système de traitement a été testé dans le cadre de la cartographie multidate des constituants de l'eau au Lac de Constance. Les résultats démontrent que le système est un outil efficace et fiable pour l'inversion des données de télédétection à partir des eaux naturelles.[Traduit par la Rédaction]