Niedawne postępy w Centrum EROS USGS, kierowane przez Minsu Kima, opracowały nowy algorytm wykorzystujący dane Landsat do batymetrii, wspierając inicjatywy takie jak Seabed 2030. Landsat Next, który ma zostać wystrzelony około 2030 roku, obiecuje jeszcze większą dokładność i rozdzielczość niż kiedykolwiek wcześniej.

Uruchomienie wspólnego programu satelitarnego Landsat 23 lipca 1972 roku było znaczącym kamieniem milowym w obserwacji Ziemi. Chociaż głównym celem programu były powierzchnie lądowe, niektórzy naukowcy wyobrażali sobie wykorzystanie danych Landsat do badania zbiorników wodnych, a nawet dna morskiego.

Jednym z najwcześniejszych i najbardziej znanych badaczy, którzy przetestowali tę możliwość, był Jacques Cousteau. W 1975 roku Cousteau i jego zespół nawiązali współpracę z agencjami rządowymi i uniwersytetami, aby określić, czy Landsat 1 i 2 mogą mierzyć głębokość płytkich, przybrzeżnych wód oceanicznych. Odkryli, że te satelity były w rzeczywistości zdolne do takich pomiarów.

Dziś naukowcy z Centrum Obserwacji Zasobów Ziemskich i Nauki (EROS) USGS nadal opracowują techniki mające na celu zwiększenie użyteczności i dokładności danych Landsat do szacowania głębokości wody w pobliżu wybrzeży. Niedawne badania ujawniły metodę, która działa szybko i nie wymaga kalibracji lub oddzielnej weryfikacji dokładności czujnika satelity.

Aby wesprzeć międzynarodową inicjatywę Seabed 2030, której celem jest zmapowanie dna oceanów na całym świecie, geograf USGS Jeff Danielson i Curt Storlazzi, modelarz wybrzeża z Centrum Nauk o Wybrzeżu i Morzu Pacyfiku USGS, zaproponowali badania nad wykorzystaniem obrazowania satelitarnego do mapowania batymetrii - głębokości wody - w wybranych obszarach raf koralowych. Ich badania, prowadzone przez wykonawcę EROS Minsu Kima, skupiały się na wykorzystaniu danych Landsat w regionach takich jak Floryda Keys, Portoryko i Guam.

Batymetria, czyli wysokość pod wodą, dostarcza kluczowych informacji do bezpiecznej nawigacji statków, monitorowania zmian linii brzegowej, modelowania warunków pływów i powodzi przybrzeżnych oraz badania siedlisk ryb i raf koralowych. Nowa technika z EROS wykorzystuje algorytm oparty na fizyce, który oblicza głębokość wody poprzez modelowanie światła słonecznego, gdy podróżuje ono do dna morskiego i z powrotem do czujnika satelity, kompensując cząsteczki atmosferyczne, odbicie powierzchni wody i odbicie dna morskiego.

Jedną z istotnych zalet tej metody jest to, że nie wymaga kalibracji, co czyni ją przydatną w obszarach bez innych metod weryfikacji batymetrii, takich jak lidar. Jednak kalibracja może poprawić dokładność, a dostrajanie przy użyciu znanych danych z małych obszarów może pomóc w tworzeniu spójnych map większych regionów. Kim zauważył: "Początkowo myślałem, że maksymalna głębokość będzie bardziej ograniczona, ale uzyskany przeze mnie wynik jest o wiele lepszy. Możemy penetrować czyste wody znacznie poza 20 metrów. To było znacznie głębiej, niż się spodziewałem".

Najwcześniejsze pomiary głębokości były dokonywane przez zrzucanie linki z obciążeniem za burtę, ale nowoczesne metody są bardziej wyrafinowane. Sonar, który emituje dźwięk i mierzy głębokość, mierząc czas powrotu echa, jest skuteczny, ale niebezpieczny w pobliżu brzegu. Lidar, wykorzystujący zielone impulsy laserowe, mierzy głębokość z góry i jest bezpieczniejszy w pobliżu brzegu, ale ograniczony do około 70 m w czystej wodzie. Batymetria satelitarna, chociaż ograniczona w głębokości i rozdzielczości, jest tańsza i mniej czasochłonna, wypełniając krytyczne luki tam, gdzie dane są rzadkie lub nieistniejące.