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高光谱扫描成像技术在水环境监测领域的创新实践

发布时间: 2022-07-23 14:21:33 来源:ob欧宝体育在线直播 作者:ob欧宝体育直播竞猜

  高光谱遥感技术具有“图谱合一”的特点,在获取地物图像的同时可以得到地物的连续光谱信息,进而迅速锁定超标污染来源,全面掌握区域水污染的整体状态,帮助解决水污染防治和水质达标中遇到困难的问题诊断,提供依据。  传统的水质参数测量,采用点采样

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  高光谱遥感技术具有“图谱合一”的特点,在获取地物图像的同时可以得到地物的连续光谱信息,进而迅速锁定超标污染来源,全面掌握区域水污染的整体状态,帮助解决水污染防治和水质达标中遇到困难的问题诊断,提供依据。

  传统的水质参数测量,采用点采样分析的方法,只能了解监测点附近水质状况。而高光谱成像仪则可采集一片水域的反射率光谱信号,以及代表性的测点采样化验数据,通过水体光谱特征与水质参数浓度之间的关系,建立水质参数反演算法,实现水质参数的定量化空间表达,其具有高效、监测范围广和便于长期动态监测等优点。

  传统水质监测方案:一是采集水样,经过实验室分析,二是固定式监测站,只能了解监测点的水质状况,难以捕捉时空变化规律。

  基于成像高光谱技术的遥感监测水质弥补传统方式的监测局限,优势互补,相互联合,共同提供水质监测解决方案。

  高光谱扫描成像遥测技术可应用于河流、湖泊、水库、近岸海域等污染空间分布、现状评估、溯源分析场景。

  通过无人机搭载成像高光谱设备,对目标区域进行遥感测量,得到目标区域的图像和光谱信息,再利用反演模型计算光谱,可反演15种以上水质参数(包括化学需氧量、氨氮、总磷、总氮、悬浮物、浑浊度、透明度、溶解氧、锌、铜、铅、叶绿素、蓝藻等),定制参数,还可反演植被覆盖、土壤类型等。对监测数据进行整理分析,通过对飞行区域的参数空间分布、演化趋势进行分析并输出报告,进而进行污染追溯分析,实现对水污染防治的精细化管理。

  塔式相对于无人机式成像高光谱仪,可以实现更长时间的运行,在白天时均可探测。同时塔式高光谱仪成像范围较大,适合在湖库出入水口、河道支流汇入口、入海口等重点水域处临水部署。

  扫描成像技术:岸边高位采用倾斜角度探测和扫描,具有大范围监测和空间成像能力。可根据现场需求灵活配置“点-线-面”工作模式,监测范围可覆盖数百平米至数万平米的水域范围,单台设备即可获取不同尺度范围内的水质空间分布情况。

  自动标定:具备在线定标功能,大幅提高原始数据的准确性和可靠性,为水质多参数反演和深度应用提供必要的前提保障。

  某新区该水域面积较为宽阔,高光谱水质反演出总磷和化学需氧量,发现总磷达到Ⅲ类水质标准,化学需氧量有超过所属流域该新区水质标准的风险。

  实现了区域性水质多参数信息的及时高效获取,为水环境综合监管提供了新的技术手段。

  该区域是城市中的河道无人机高光谱水质遥测服务,左图总磷是V类水质,总磷超标区域主要位于河流的边缘和下游;右图总磷是V类水质,总磷超标区域分布于图中的红色圈画区域。

  能够快速完整了解城市河道水体污染状况,为因地制宜的开展水环境综合治理提供科学支撑。

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