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【典型案例】山東某河道水體監(jiān)測——洞察受損水體,光譜遙感有一手

2022-05-14 11:01 性質(zhì):轉(zhuǎn)載 作者:長光禹辰 來源:長光禹辰
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項目背景氣溫升高使河道環(huán)境存在污染隱患,尤其對于一些流速慢的河道水體,更易堆積污染物質(zhì),從而導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化與黑臭污染。長光禹辰積極響應(yīng)“綠水青山就是...

項目背景

氣溫升高使河道環(huán)境存在污染隱患,尤其對于一些流速慢的河道水體,更易堆積污染物質(zhì),從而導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化與黑臭污染。

長光禹辰積極響應(yīng)“綠水青山就是金山銀山”的國家戰(zhàn)略需求,于5月6日對山東省某河道進行了多光譜河道環(huán)境監(jiān)測,旨在通過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,受損水體對象主要為鄉(xiāng)村黑臭水體與富營養(yǎng)化河湖庫水體。

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。

富營養(yǎng)化河湖庫水體指因河湖庫水中氮、磷等營養(yǎng)鹽堆積而導(dǎo)致污染的水體。

2、光譜遙感監(jiān)測受損水體

水體在遭受富營養(yǎng)化污染與黑臭污染后,相較于正常水體會產(chǎn)生較大的光譜反射差異,尤其在760nm~1000nm的不可見光波段范圍內(nèi)會呈現(xiàn)明顯的光譜反射特征。

光譜遙感監(jiān)測受損水體,立足于水體污染機理與表征,通過多光譜成像技術(shù)與遙感模型反演的方式,自動提取黑臭與富營養(yǎng)化污染范圍,洞察受損水體光譜曲線在不可見光波段的明顯變化,避免對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)測河道位于鄉(xiāng)村與市區(qū)交界處,河段長約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)測設(shè)備采用DJI M300 RTK+AQ600 Pro多光譜相機(遙感模式)AQ600系列多光譜相機同時具備視頻探測遙感拍照兩種模式,均可對水質(zhì)情況進行良好表征。

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,同時保證單景影像中水體面積不超過1/3,航線設(shè)計與飛行參數(shù)見下圖。

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AQ600 Pro獲取的河道影像進行波段配準、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、水體富營養(yǎng)化與黑臭水污染反演,軟件通過將反演模型以算法模塊的方式封裝,用戶通過簡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提取水域范圍,將水體進行精細化分割,避免手動勾畫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行富營養(yǎng)化反演與黑臭水反演,得到水質(zhì)富營養(yǎng)化分級與黑臭水污染分級結(jié)果。

富營養(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,該河段存在較嚴重的富營養(yǎng)化污染,無明顯的黑臭污染。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;同時由于河道上游與支流的水體流向推動力,支流水體不斷涌入干流,上游水體流向下游,是引起該區(qū)域水體富營養(yǎng)化污染的主要原因。

河道富營養(yǎng)化監(jiān)測專題圖

黑臭水體監(jiān)測專題圖

案例總結(jié)

河道污染具有隱蔽、難判斷的特點,傳統(tǒng)水質(zhì)實測的方式難以適應(yīng)河道的全局污染狀態(tài)分布的展示,而單獨依靠可見光成像又無法準確評估水體污染情況。

光譜成像+自動反演的光譜遙感技術(shù)可洞察受損水體目視不可見信息,為水污染評估與治理提供新的解決方案。

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),公司核心團隊來自長春光機所,形成了以MS600多光譜相機為代表的無人機載光譜遙感硬件產(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,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)品推動行業(yè)進步。


長光禹辰成立于2017年,是一家由中國科學(xué)院長春光機所和青島高新區(qū)聯(lián)合成立的高新技術(shù)企業(yè),公司核心團隊來自長春光機所空間光學(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,掌握完整的光譜儀器系統(tǒng)設(shè)計、先進的嵌入式視覺開發(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等系列多光譜相機為代表的無人機載光譜遙感硬件產(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,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)品推動行業(yè)進步。


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