作者:彩譜科技
本文在通過高光譜遙感技術對特定區域進行詳盡分析,揭示地表水質環境特征。研究背景基于高光譜技術在環境監測、資源調查及生態評估中的廣泛應用。本研究旨在填補當前研究空白,為區域可持續發展提供科學依據。
數據來源于彩譜科技 FS-60 高光譜成像平臺,光譜波段覆蓋400- 1000nm ,光譜范圍涵蓋可見光至短波紅外。數據采集于2024 年 5 月,考慮到了季節、天氣等因素對光譜特性的影響。預處理步驟包 括輻射校正、幾何校正、大氣校正及噪聲去除,以確保數據質量。此外,還進行了波段選擇和數據降維,以簡化后續分析過程。
本研究采用了彩譜 FigSpec Studio 水質分析模型對高光譜數據 進行分類處理,包含高錳酸鉀(CODmn)氨氮(NH3-H)溶解氧(DO) 總氮(TN)總磷(TP)葉綠素 A 。監督聚類,非監督聚類等指數計 算。以確保分類結果的準確性和穩定性。同時,利用光譜特征提取技 術,分析了不同地物或樣本的光譜曲線特征,揭示了其物理或化學屬性。
(初始拍攝區域影像)
(水體監督聚類提取)
高錳酸鉀分析(顏色比重越大,相對值越高)此水域此指數含量很少
氨氮分析(顏色比重越大,相對值越高)水體邊緣 外部細小河道含量高
溶解氧分析(顏色比重越大,相對值越高)水體邊緣 外部細小河道含量高 右側紅色區域較高
氮分析(顏色比重越大,相對值越高)水體邊緣 外部細小河道含量高 右側區域綠色含量低
磷分析(顏色比重越大,相對值越高)水體邊緣 外部細小河道含量高
葉綠素 A 分析(顏色比重越大,相對值越高)水體邊緣 外部細小河道含量高
高光譜技術在水質監測中的優勢
1.高光譜相機具有高分辨率、多波段、非接觸式等優點,可以快速獲取大面積的水質數據。
2.能夠同時監測多個水質參數,提高了監測效率和準確性。
3.可以實現實時監測和動態跟蹤,為水質管理提供及時的信息支持。
存在的問題與挑戰
1.高光譜數據的處理和分析需要專業的軟件和技術,對操作人員的要求較高。
2.水體中的環境因素(如光照、水深、水溫等)會對光譜數據產生影響,需要進行有效的校正和補償。
3.高光譜技術在檢測某些水質參數(如重金屬含量等)方面還存在一定的局限性。
未來發展方向
1.進一步提高高光譜技術的檢測精度和穩定性,開發更加智能化的數據處理和分析軟件。
2.結合其他監測技術(如傳感器技術、衛星遙感等),實現多源數據融合,提高水質監測的全面性和準確性。
3.加強高光譜技術在水質預警和應急監測中的應用,為環境保護和生態安全提供有力保障。