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設(shè)備與工具項(xiàng)目背景
氣溫升高使河道環(huán)境存在污染隱患，尤其對(duì)于一些流速慢的河道水體，更易堆積污染物質(zhì)，從而導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化與黑臭污染。
長(zhǎng)光禹辰積極響應(yīng)“綠水青山就是金山銀山”的國(guó)家戰(zhàn)略需求，于5月6日對(duì)山東省某河道進(jìn)行了多光譜河道環(huán)境監(jiān)測(cè)，旨在通過(guò)多光譜成像與反演的方式，了解該河段的水體受損情況。
1、受損水體定義
受損水體是指因水污染導(dǎo)致水域的生態(tài)功能和環(huán)境功能遭到破壞的水體，圍繞國(guó)家生態(tài)環(huán)境監(jiān)管的戰(zhàn)略需求，生態(tài)環(huán)境部提出“修復(fù)受損水體”的總體要求。
根據(jù)目前環(huán)境治理需求，受損水體對(duì)象主要為鄉(xiāng)村黑臭水體與富營(yíng)養(yǎng)化河湖庫(kù)水體。
鄉(xiāng)村黑臭水體指各縣（市、區(qū)）行政村（社區(qū)）范圍內(nèi)顏色明顯異?；蛏l(fā)濃烈氣味的水體。
富營(yíng)養(yǎng)化河湖庫(kù)水體指因河湖庫(kù)水中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽堆積而導(dǎo)致污染的水體。
2、光譜遙感監(jiān)測(cè)受損水體
水體在遭受富營(yíng)養(yǎng)化污染與黑臭污染后，相較于正常水體會(huì)產(chǎn)生較大的光譜反射差異，尤其在760nm~1000nm的不可見(jiàn)光波段范圍內(nèi)會(huì)呈現(xiàn)明顯的光譜反射特征。
光譜遙感監(jiān)測(cè)受損水體，立足于水體污染機(jī)理與表征，通過(guò)多光譜成像技術(shù)與遙感模型反演的方式，自動(dòng)提取黑臭與富營(yíng)養(yǎng)化污染范圍，洞察受損水體光譜曲線在不可見(jiàn)光波段的明顯變化，避免對(duì)污染水體的誤判與遺漏。
光譜波段特征
3、案例分享
3.1 外業(yè)飛行
本次監(jiān)測(cè)河道位于鄉(xiāng)村與市區(qū)交界處，河段長(zhǎng)約1km，寬度約90m，整體流速緩慢且存在支流。
采用多光譜成像+內(nèi)業(yè)反演的方式進(jìn)行河道污染情況調(diào)查可全面了解并分析污染原因。監(jiān)測(cè)設(shè)備采用DJI M300 RTK+AQ600 Pro多光譜相機(jī)（遙感模式）。AQ600系列多光譜相機(jī)同時(shí)具備視頻探測(cè)與遙感拍照兩種模式，均可對(duì)水質(zhì)情況進(jìn)行良好表征。
M300 RTK+AQ600 Pro光譜遙感系統(tǒng)
考慮成圖效果與飛行效率，使用帶狀航線沿河道兩側(cè)飛行，同時(shí)保證單景影像中水體面積不超過(guò)1/3，航線設(shè)計(jì)與飛行參數(shù)見(jiàn)下圖。
左滑查看更多
3.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理
使用Yusense Map多光譜預(yù)處理軟件對(duì)AQ600 Pro獲取的河道影像進(jìn)行波段配準(zhǔn)、影像拼接與反射率校正。使用Yusense Map處理4.2GB數(shù)據(jù)僅需30min，最終得到該河段的多光譜影像正射圖。
Yusense Map數(shù)據(jù)預(yù)處理軟件
3.3 反演模型
將拼接完成后的影像導(dǎo)入Yusense Map Plus中執(zhí)行水面線提取、水體富營(yíng)養(yǎng)化與黑臭水污染反演，軟件通過(guò)將反演模型以算法模塊的方式封裝，用戶通過(guò)簡(jiǎn)單交互即可完成成果反演，應(yīng)用高效率，使用低門檻。
Yusense Map Plus行業(yè)應(yīng)用軟件
其中水面線算法可自動(dòng)提取水域范圍，將水體進(jìn)行精細(xì)化分割，避免手動(dòng)勾畫(huà)水體范圍的繁瑣性與主觀化。
水面線-左滑查看更多
使用提取的水面線分別進(jìn)行富營(yíng)養(yǎng)化反演與黑臭水反演，得到水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化分級(jí)與黑臭水污染分級(jí)結(jié)果。
富營(yíng)養(yǎng)化-左滑查看更多
黑臭-左滑查看更多
3.4 成果分析
數(shù)據(jù)表明，該河段存在較嚴(yán)重的富營(yíng)養(yǎng)化污染，無(wú)明顯的黑臭污染。其中支流（河道南部支流）、河道下游（河道東部）與河道南部沿岸出現(xiàn)連接狀污染的情況。
經(jīng)實(shí)地察看，發(fā)現(xiàn)上述區(qū)域水體出現(xiàn)不同程度的藻類堆積、水體渾濁變綠的情況；同時(shí)由于河道上游與支流的水體流向推動(dòng)力，支流水體不斷涌入干流，上游水體流向下游，是引起該區(qū)域水體富營(yíng)養(yǎng)化污染的主要原因。
河道富營(yíng)養(yǎng)化監(jiān)測(cè)專題圖
黑臭水體監(jiān)測(cè)專題圖
案例總結(jié)
河道污染具有隱蔽、難判斷的特點(diǎn)，傳統(tǒng)水質(zhì)實(shí)測(cè)的方式難以適應(yīng)河道的全局污染狀態(tài)分布的展示，而單獨(dú)依靠可見(jiàn)光成像又無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)估水體污染情況。
光譜成像+自動(dòng)反演的光譜遙感技術(shù)可洞察受損水體目視不可見(jiàn)信息，為水污染評(píng)估與治理提供新的解決方案。
關(guān)于我們長(zhǎng)光禹辰成立于2017年，是一家由中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)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(lái)自長(zhǎng)春光機(jī)所，形成了以MS600多光譜相機(jī)為代表的無(wú)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(kāi)展了深入的行業(yè)應(yīng)用。公司專注于無(wú)人機(jī)航空遙感與光電探測(cè)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(chǎng)景，致力于用技術(shù)和產(chǎn)品推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步。
長(zhǎng)光禹辰成立于2017年，是一家由中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)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(lái)自長(zhǎng)春光機(jī)所空間光學(xué)部，在光譜遙感、光電探測(cè)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(jué)開(kāi)發(fā)、復(fù)雜場(chǎng)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(wú)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(kāi)展了深入的行業(yè)應(yīng)用。公司專注于無(wú)人機(jī)航空遙感與光電探測(cè)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(chǎng)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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