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無人機(jī)整機(jī)
無人機(jī)配件
無人機(jī)服務(wù)
設(shè)備與工具一、政策背景
“綠水青山就是金山銀山”是我國新時(shí)期全面發(fā)展的基本理念，“山水林田湖草是生命共同體”是當(dāng)下生態(tài)文明建設(shè)和環(huán)境治理的基本思想，隨著以水環(huán)境監(jiān)察與保護(hù)為重點(diǎn)的眾多環(huán)保政策逐漸發(fā)布，我國河湖生態(tài)環(huán)保進(jìn)入了新的階段。
河湖庫與養(yǎng)殖池是自然環(huán)境中水體的主要承載體與表現(xiàn)形式，而其中對(duì)于河道水質(zhì)污染的監(jiān)察是水環(huán)境監(jiān)察的重點(diǎn)工作。
二、行業(yè)現(xiàn)狀
傳統(tǒng)手段對(duì)于水污染的監(jiān)察往往依靠專業(yè)技術(shù)人員沿河采集水樣并送至實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)，不僅人力物力成本高，且水樣采集僅可代表采集點(diǎn)附近的水質(zhì)情況，無法表示河道整體水污染情況；衛(wèi)星遙感手段雖可大面積低成本了解水質(zhì)污染情況，但對(duì)于部分鄉(xiāng)村野河、城市排水渠等細(xì)小河道目標(biāo)無法精準(zhǔn)分析。
近年來，無人機(jī)巡查技術(shù)逐漸為人們所了解，實(shí)時(shí)查看水體污染、高清變焦確認(rèn)污染區(qū)的方式使水環(huán)境監(jiān)察產(chǎn)生巨大變革，但傳統(tǒng)的可見光、熱紅外無法定量感知水體的污染程度。因此，迫切需求一種高精度、高時(shí)效性的河道水環(huán)境巡檢技術(shù)和裝備。
三、技術(shù)基礎(chǔ)
水污染主要分為富營養(yǎng)化與黑臭污染，其中，富營養(yǎng)化污染是因水體氮磷元素堆積產(chǎn)生的營養(yǎng)物質(zhì)含量高的情況，直接導(dǎo)致藻類爆發(fā)、水華等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響水環(huán)境生態(tài)安全；黑臭污染是指水體溶解氧含量降低導(dǎo)致水體變黑并產(chǎn)生惡臭氣味的情況，直接導(dǎo)致水體功能喪失，嚴(yán)重時(shí)甚至影響人類活動(dòng)。
水體遭受富營養(yǎng)化或黑臭污染時(shí)，水體本身產(chǎn)生多種分子變化，多光譜遙感技術(shù)以水污染引起水質(zhì)光譜反射特性這一特點(diǎn)為核心，使用“光譜成像+模型運(yùn)算”的方式，可實(shí)現(xiàn)富營養(yǎng)化與黑臭污染的精準(zhǔn)識(shí)別，避免因目視查看可見光/熱紅外影像識(shí)別污染源而引起的誤判。
長光禹辰推出的AQ600 Pro視頻多光譜相機(jī)，依托先進(jìn)的實(shí)時(shí)配準(zhǔn)、同步標(biāo)定技術(shù)和強(qiáng)大的邊緣計(jì)算能力，將水質(zhì)污染反演算法移植機(jī)上進(jìn)行，可實(shí)現(xiàn)富營養(yǎng)化與黑臭污染實(shí)時(shí)分析與視頻級(jí)展示。依托大疆M300 RTK無人機(jī)，同步掛載H20/H20T高清變焦相機(jī)，使用長光禹辰自研地面站控制軟件Yusense Fly，組成的多光譜水環(huán)境巡查無人機(jī)系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確進(jìn)行水污染指標(biāo)反演與污染點(diǎn)變焦取證，并支持對(duì)取證位置進(jìn)行路徑導(dǎo)航，完美解決“有沒有污染、污染在哪里、如何取證”河道巡檢的三大核心問題。
四、系統(tǒng)特點(diǎn)
● 4.1 飛行系統(tǒng)綜合控制
長光禹辰自研地面站軟件Yusense Fly可實(shí)現(xiàn)無人機(jī)、可見光/熱紅外載荷與多光譜載荷的綜合控制，并提供“視頻模式”與“遙感模式”兩種作業(yè)方式，視頻巡河、航拍遙感兩不誤。
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● 4.2 水污染指數(shù)實(shí)時(shí)反演
在“視頻模式”的工作狀態(tài)下，可實(shí)現(xiàn)富營養(yǎng)化與黑臭污染指標(biāo)的實(shí)時(shí)反演，顛覆傳統(tǒng)多光譜影像離線處理并分析的水質(zhì)監(jiān)察方式。同時(shí)包含的NDVI、NDRE、GNDVI等遙感指數(shù)也可用于水岸植被的輔助分析工具。
左滑查看更多（左視圖：多光譜，右視圖：可見光）
● 4.3 雙載荷聯(lián)動(dòng)
使用Yusense Fly，實(shí)現(xiàn)雙載荷的同步指向與同步控制，保證雙屏畫面成像視場始終相同，避免目標(biāo)錯(cuò)位。同時(shí)可控制多光譜、可見光、熱紅外影像分屏/全屏展示，充分了解目標(biāo)狀態(tài)。
雙負(fù)載聯(lián)動(dòng)，同步指向
多源視頻共視場（左視圖：多光譜，右視圖：可見光）
多源視頻切換顯示，全屏展示
● 4.4 目標(biāo)點(diǎn)一鍵導(dǎo)航
對(duì)于拍照取證的目標(biāo)點(diǎn)信息，既可通過高德地圖導(dǎo)航的形式直接前往查看，也可復(fù)制坐標(biāo)分享至其他設(shè)備，便于外業(yè)團(tuán)隊(duì)成員間的協(xié)同。
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五、應(yīng)用流程
時(shí)值初春，我們選取了青島的一處水產(chǎn)養(yǎng)殖場進(jìn)行飛行測試與數(shù)據(jù)驗(yàn)證。
● 5.1 設(shè)備準(zhǔn)備
本次任務(wù)使用DJI M300 RTK無人機(jī)為飛行平臺(tái)，掛載AQ600 Pro多光譜相機(jī)和H20T雙光相機(jī)，使用Yusense Fly進(jìn)行飛行控制。
● 5.2 灰板定標(biāo)
打開Yusense Fly軟件，進(jìn)入“視頻模式”，默認(rèn)顯示多光譜的RGB鏡頭與H20T的可見光影像，使用“自動(dòng)灰板識(shí)別”功能進(jìn)行多光譜相機(jī)標(biāo)定，保證反演結(jié)果的準(zhǔn)確性。
● 5.3 飛行監(jiān)測
手動(dòng)起飛，切換不同的光譜指數(shù)與模型進(jìn)行目標(biāo)區(qū)域的異常位置探測。
左滑查看更多（左視圖：多光譜，右視圖：可見光）
整體區(qū)域在可見光影像中顯示并無異樣，但在飛行至北部養(yǎng)殖區(qū)時(shí)，切換至黑臭污染模塊下發(fā)現(xiàn)水質(zhì)出現(xiàn)大范圍異常，使用H20T變焦觀察發(fā)現(xiàn)水面顏色發(fā)現(xiàn)與相鄰養(yǎng)殖區(qū)出現(xiàn)明顯色差，初步判斷為黑臭污染。
多光譜、可見光等視場
可見光長焦模式
同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了在正常水面中出現(xiàn)了部分水質(zhì)異常點(diǎn)，使用H20T指向變焦并進(jìn)行了拍照取證，發(fā)現(xiàn)了大量水底泥堆。
● 5.4 實(shí)地勘察
對(duì)于在飛行任務(wù)中拍攝的異常點(diǎn)位置，根據(jù)所記錄目標(biāo)點(diǎn)經(jīng)緯度前往實(shí)地查勘，發(fā)現(xiàn)正常水體中的異常點(diǎn)為池內(nèi)蝦類推拱起的泥堆，附近堆積了一些腐爛的蝦類；而一旁大面積的異常水體，經(jīng)與養(yǎng)殖戶了解，該區(qū)域長時(shí)間未進(jìn)行換水加氧，整個(gè)養(yǎng)殖區(qū)處于荒廢狀態(tài)，池塘內(nèi)溶解氧含量降低，整體表現(xiàn)出黑臭污染特征。
AQ600 Pro視頻多光譜相機(jī)在視頻模式下也會(huì)同步保存16bit的原始TIFF格式多光譜圖片，利用同步獲取的該養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)航飛多光譜影像，將內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果與視頻模式下的反演結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，二者對(duì)于富營養(yǎng)化與黑臭污染的反演結(jié)果完全吻合。
六、應(yīng)用方向
視頻多光譜水環(huán)境巡查系統(tǒng)是無人機(jī)技術(shù)與光譜視頻成像技術(shù)相結(jié)合的新物種，無人機(jī)監(jiān)察保證水環(huán)境監(jiān)測的便攜性，光譜遙感增加的水污染識(shí)別的準(zhǔn)確性，視頻探測提高水環(huán)境巡查的實(shí)時(shí)性和易用性，降低了使用門檻，全面提升了對(duì)河湖庫與水產(chǎn)養(yǎng)殖池水環(huán)境污染情況的監(jiān)測能力。
此外，視頻多光譜水環(huán)境巡查系統(tǒng)由于無需內(nèi)業(yè)處理，直接輸出視頻結(jié)果，可以作為無人自動(dòng)機(jī)庫的標(biāo)準(zhǔn)巡視負(fù)載，進(jìn)一步提高水環(huán)境監(jiān)測的自動(dòng)化程度，使水環(huán)境監(jiān)測工作真正向無人化邁進(jìn)。
關(guān)于我們
長光禹辰成立于2017年，是一家由中國科學(xué)院長春光機(jī)所和青島高新區(qū)聯(lián)合成立的高新技術(shù)企業(yè)，公司核心團(tuán)隊(duì)來自長春光機(jī)所，形成了以MS600多光譜相機(jī)為代表的無人機(jī)載光譜遙感硬件產(chǎn)品線、以Yusense Map/Map Plus為依托的光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理及分析軟件和以Yusense Cloud為依托的端云一體化服務(wù)平臺(tái)，并在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、生態(tài)、環(huán)保、警用等領(lǐng)域開展了深入的行業(yè)應(yīng)用。公司專注于無人機(jī)航空遙感與光電探測領(lǐng)域，持續(xù)推出革新的軟硬件產(chǎn)品，落地更豐富的行業(yè)應(yīng)用場景，致力于用技術(shù)和產(chǎn)品推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步。
長光禹辰成立于2017年，是一家由中國科學(xué)院長春光機(jī)所和青島高新區(qū)聯(lián)合成立的高新技術(shù)企業(yè)，公司核心團(tuán)隊(duì)來自長春光機(jī)所空間光學(xué)部，在光譜遙感、光電探測領(lǐng)域具有深厚的理論基礎(chǔ)和豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，掌握完整的光譜儀器系統(tǒng)設(shè)計(jì)、先進(jìn)的嵌入式視覺開發(fā)、復(fù)雜場景定量遙感智能調(diào)光、高精度自動(dòng)輻射校正、光譜數(shù)據(jù)半定量反演及應(yīng)用等核心技術(shù)，形成了以MS200、MS400、MS600、AQ600等系列多光譜相機(jī)為代表的無人機(jī)載光譜遙感硬件產(chǎn)品線、以Yusense Map/Map Plus為依托的光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理及分析軟件和以Yusense Cloud為依托的端云一體化服務(wù)平臺(tái)，并在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、生態(tài)、環(huán)保、警用等領(lǐng)域開展了深入的行業(yè)應(yīng)用。公司專注于無人機(jī)航空遙感與光電探測領(lǐng)域，持續(xù)推出革新的軟硬件產(chǎn)品，落地更豐富的行業(yè)應(yīng)用場景，致力于用技術(shù)和產(chǎn)品推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步。
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