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光譜成像相機(jī)和光譜視頻監(jiān)控在水環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:2025-03-28


水環(huán)境監(jiān)測(cè)是指對(duì)水體的物理、化學(xué)和生物特性進(jìn)行系統(tǒng)觀(guān)測(cè)和分析的過(guò)程,以評(píng)估水體的健康狀況和水質(zhì)狀況。水環(huán)境監(jiān)測(cè)可以采用生物監(jiān)測(cè)的方法和光譜遙感技術(shù),其中,光譜遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)的范圍更大,效率更高,從而應(yīng)用更為廣泛。光譜成像相機(jī)和光譜視頻監(jiān)控就是采用光譜成像的原理,下面就給大家介紹下光譜成像技術(shù)在水環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用。

1.水質(zhì)監(jiān)測(cè):光譜成像技術(shù)能夠通過(guò)遙感技術(shù)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì),無(wú)需采集水樣,節(jié)約時(shí)間和成本。它可以直接測(cè)量水中的氨氮、總磷、總氮等指標(biāo),甚至檢測(cè)一些難以分析的化合物,如亞硝酸鹽、硝酸鹽等。通過(guò)結(jié)合數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù),可以對(duì)大量的遙感圖像進(jìn)行有效處理和分析,為水質(zhì)監(jiān)測(cè)提供全面且準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

2.水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè):光譜成像技術(shù)能夠從空間和時(shí)間角度監(jiān)測(cè)水體的溫度、濁度、懸浮物、藻類(lèi)等,反映水體的生態(tài)質(zhì)量、生物區(qū)域和分布,提供水生態(tài)系統(tǒng)的信息,例如水中生命的代謝和生長(zhǎng)狀態(tài),以及各種水生生物的生產(chǎn)與分布情況。

3.水體污染監(jiān)測(cè)與溯源:高光譜遙感技術(shù)具有“圖譜合一”的特點(diǎn),能夠迅速鎖定超標(biāo)污染來(lái)源,全面掌握區(qū)域水污染的整體狀態(tài),幫助解決水污染防治和水質(zhì)達(dá)標(biāo)中的問(wèn)題診斷,提供依據(jù)。通過(guò)無(wú)人機(jī)搭載成像高光譜設(shè)備,可以得到目標(biāo)區(qū)域的圖像和光譜信息,利用反演模型計(jì)算光譜,反演15種以上水質(zhì)參數(shù),包括化學(xué)需氧量、氨氮、總磷、總氮、懸浮物、渾濁度、透明度、溶解氧、鋅、銅、鉛、葉綠素、藍(lán)藻等。

4.水體富營(yíng)養(yǎng)化監(jiān)測(cè):高光譜技術(shù)能夠通過(guò)對(duì)水中物質(zhì)的光譜特征分析,精準(zhǔn)地檢測(cè)水中的各種污染物質(zhì),包括石油類(lèi)物質(zhì)、農(nóng)藥殘留、重金屬離子等,還可以應(yīng)用在水體富營(yíng)養(yǎng)化監(jiān)測(cè)、不同類(lèi)型的水體識(shí)別、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)水質(zhì)異常、水生生物監(jiān)測(cè)等場(chǎng)景。

5.水質(zhì)參數(shù)定量化空間表達(dá):高光譜成像儀采集水域的反射率光譜信號(hào)和代表性的測(cè)點(diǎn)采樣化驗(yàn)數(shù)據(jù),通過(guò)水體光譜特征與水質(zhì)參數(shù)濃度之間的關(guān)系,建立水質(zhì)參數(shù)反演算法,實(shí)現(xiàn)水質(zhì)參數(shù)的定量化空間表達(dá)。

6.創(chuàng)新水環(huán)境監(jiān)測(cè)模式:高光譜掃描成像遙測(cè)技術(shù)打破了傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)局限,提供了一種新的水環(huán)境監(jiān)測(cè)模式,可以應(yīng)用于河流、湖泊、水庫(kù)、近岸海域等污染空間分布、現(xiàn)狀評(píng)估、溯源分析場(chǎng)景。

綜上所述,光譜成像技術(shù)在水環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用廣泛,能夠提供實(shí)時(shí)、高效、全面的水質(zhì)監(jiān)測(cè)和分析,對(duì)于水環(huán)境保護(hù)和管理具有重要意義。