Mapping potential cyanobacterial bloom using Hyperion/EO-1 data in the Patos Lagoon estuary

Abstract

This paper proposes an approach for using remote sensing data for identification and mapping of cyanobacterial blooms; Methods: It uses two sets of spectra (empirical and theoretical) as reference to classify the areas of cyanobacteria blooms using a Hyperion image acquired over the Patos Lagoon, located in Rio Grande do Sul State, Brazil. To circumvent cyanobacteria misclassification due to suspended inorganic particle (SIP) scattering, pigment band ratios – phycocyanin (650/620 nm) and chlorophyll-a (700/680 nm) - were applied; Results: An area of 22.5 km2 prone to cyanobacterial blooms was mapped into 5 classes with chlorophyll-a concentration varying from 8 to 1,000 μg.L–1 using both, empirical and theoretical spectra; Conclusions: The results corroborate the general spectral features of cyanobacterial blooms and indicated that band ratios operation removed the areas affected by high concentrations of SIP.

Este artigo apresenta um método de identificação e mapeamento de florações de cianobatérias utilizando imagem do sensor hiperespectral Hyperion/EO-1; Métodos: O método aplica dois conjuntos de curvas espectrais (uma empírica e outra teórica) como referência para classificar áreas potenciais de ocorrência de cianobactérias na Lagoa dos Patos localizada no Estado do Rio Grande do Sul Rio Grande, Brasil. De modo a evitar que partículas inorgânicas fossem indevidamente classificadas como cianobactérias devido ao espalhamento da radiação por partículas inorgânicas em suspensão (PIS) foi realizada a intersecção das áreas resultantes do cálculo da razão entre as bandas referentes às absorções pela ficocianina (650/620 nm) e clorofila-a (700/680 nm); Resultados: Uma área total de 22,5 km2 potencial na ocorrência de cianobactéria foi identificada e classificada em 5 classes de concentrações de clorofila-a variando entre 8 e 1000 μg.L–1 a partir dos conjuntos de espectros de referência – empírico e teórico – com 88% de similaridade entre eles; Conclusões: Os resultados corroboram as feições espectrais de florações de cianobactérias e indicam que as áreas afetadas pelo efeito de espalhamento pela presença de altas concentrações de PIS foram removidas pela metodologia aplicada.