黑臭水體在我國(guó)城市中廣泛存在,已經(jīng)成為一種嚴(yán)重的城市病,城市黑臭水體除污染水質(zhì)、散發(fā)惡臭外,其滋生的微生物導(dǎo)致黑臭水體周邊空氣污染,甚至引發(fā)個(gè)體疾病或傳染性疾病暴發(fā)。
國(guó)務(wù)院頒布實(shí)施的《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(“水十條”)明確,城市人民政府是整治城市黑臭水體的責(zé)任主體,由住房城鄉(xiāng)建設(shè)部牽頭,會(huì)同環(huán)境保護(hù)部、水利部、農(nóng)業(yè)部等部委指導(dǎo)地方落實(shí)并提出目標(biāo):2017年年底前,地級(jí)及以上城市實(shí)現(xiàn)河面無大面積漂浮物,河岸無垃圾,無違法排污口,直轄市、省會(huì)城市、計(jì)劃單列市建成區(qū)基本消除黑臭水體;2020年年底前,地級(jí)以上城市建成區(qū)黑臭水體均控制在10%以內(nèi);到2030年,全國(guó)城市建成區(qū)黑臭水體總體得到消除。
傳統(tǒng)檢測(cè)手段的局限性
1、傳統(tǒng)人工勘查
耗費(fèi)大量人力、物力,無法直觀展示全流域、多尺度的岸線生態(tài)與水污染情況以及周期性頻繁檢測(cè)。
2、可見光遙感
只有紅綠藍(lán)三波段,難以構(gòu)建水體、植被、污水程度、垃圾等指數(shù);視頻巡查提供信息有限,無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)積累,難以高精度實(shí)現(xiàn)河道各項(xiàng)指標(biāo)監(jiān)測(cè)。
3、衛(wèi)星遙感
衛(wèi)星遙感實(shí)時(shí)性弱,難以準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)河岸垃圾、綠化及河道漂浮物現(xiàn)狀;對(duì)細(xì)小河道無法監(jiān)測(cè),影響監(jiān)測(cè)全面及準(zhǔn)確性。
多光譜遙感方案優(yōu)勢(shì)
厘米級(jí)空間分辨率,查無遺漏;利用水體光譜信息,科學(xué)建模,全局觀測(cè)、準(zhǔn)確定位;同時(shí)滿足準(zhǔn)確性、全面性、實(shí)時(shí)性、高效性的要求;全面系統(tǒng)地掌握河流資源分布、開發(fā)利用現(xiàn)狀,滿足河道規(guī)劃、管理、保護(hù)的需要。
技術(shù)手段
多光譜遙感可以獲取地物豐富的光譜信息,在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。水體組成成分不同時(shí),對(duì)各個(gè)波段的敏感程度不同,正常水體僅在藍(lán)、綠波段呈現(xiàn)高反射特性,因水體的強(qiáng)吸收特性,使其在近紅外影像上基本呈現(xiàn)黑色。水體中不同成分的含量差異會(huì)使水體呈現(xiàn)不同的波譜特征,具體如圖2所示。多光譜遙感旨在根據(jù)水體的不同組成成分,基于不同的波譜曲線與特征進(jìn)行建模,分析水污染情況。
(水體葉綠素a濃度曲線圖)
隨著多光譜儀器小型化和應(yīng)用算法的研究不斷深入,無人機(jī)多光譜遙感迅速發(fā)展,該遙感手段一般用5-6個(gè)通道解決了可見光信息量少、高光譜數(shù)據(jù)冗余問題;同時(shí)相比衛(wèi)星遙感可提供更精準(zhǔn)、更靈活的數(shù)據(jù)獲取,可實(shí)現(xiàn)全流域、多尺度岸線生態(tài)、水污染分布展示。
01 工作整體概括
江西翼眸科技有限公司受南昌青贛環(huán)境交流中心委托對(duì)南昌市重點(diǎn)黑臭水體河道進(jìn)行無人機(jī)巡查的作業(yè)成果,此次作業(yè)巡查約15km。
本項(xiàng)目作業(yè)設(shè)備采用經(jīng)緯M210四旋翼無人機(jī),搭載MS600 Pro六通道多光譜相機(jī)。
1、經(jīng)緯M210無人機(jī)
經(jīng)緯 M210(圖3) 飛行平臺(tái)延續(xù)經(jīng)緯系列可靠耐用的機(jī)身設(shè)計(jì),為嚴(yán)苛環(huán)境而生,旨在進(jìn)一步提升空中作業(yè)生產(chǎn)力。經(jīng)緯 M210系列設(shè)計(jì)緊湊,擴(kuò)展靈活,智能控制系統(tǒng)與飛行性能顯著優(yōu)化,可為多個(gè)行業(yè)提供專業(yè)解決方案。
(經(jīng)緯M210無人機(jī))
2、MS600 Pro多光譜相機(jī)
MS600 Pro(圖4)多光譜相機(jī)能夠同時(shí)獲取6個(gè)通道的多光譜數(shù)據(jù),每個(gè)通道均擁有120萬像素的全局快門CMOS傳感器,保證每個(gè)細(xì)節(jié)精準(zhǔn)同步。標(biāo)配6種特征波長(zhǎng),通道帶寬更加優(yōu)化,可覆蓋農(nóng)業(yè)資源調(diào)查、農(nóng)作物估產(chǎn)、防災(zāi)減災(zāi)、生態(tài)環(huán)境調(diào)查等大多數(shù)多光譜遙感應(yīng)用場(chǎng)景。
(MS600 Pro多光譜相機(jī))
02 作業(yè)流程概述
本項(xiàng)目作業(yè)基于航空多光譜遙感技術(shù)對(duì)黑臭水體河道進(jìn)行監(jiān)測(cè)主要包括河道數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理與分析以及數(shù)據(jù)成果展示三部分。
1、河道數(shù)據(jù)獲取
其目的是對(duì)影像進(jìn)行輻射定標(biāo),從拍攝的DN值得到地物真實(shí)反射率
(左圖為數(shù)據(jù)獲取現(xiàn)場(chǎng)圖,右圖為拍攝河道實(shí)際環(huán)境)
本次總飛行12個(gè)架次,總飛行時(shí)間150min,因?yàn)槎喙庾V影像受光線因素影響較大,每天的最佳飛行時(shí)段是10點(diǎn)至15點(diǎn),此時(shí)太陽(yáng)照射角度變化較小??倲?shù)據(jù)量18.89G。
(部分原始數(shù)據(jù))
2、數(shù)據(jù)處理
多光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理過程,是基于影像POS信息和特征相結(jié)合的無人機(jī)遙感影像快速拼接算法,實(shí)現(xiàn)多通道光譜影像的亞像素級(jí)配準(zhǔn)、多景影像的實(shí)時(shí)拼接及輻射定標(biāo),生成具有地表真實(shí)反射率的正射影像,如下圖所示。
(預(yù)處理)
多光譜拼接成果分析使用Yusense Map+行業(yè)應(yīng)用軟件,軟件可通過簡(jiǎn)單的操作快速實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、專題制圖及報(bào)告生成,簡(jiǎn)化用戶操作過程,降低使用門檻。
(反析演示)
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