隨著生態(tài)環(huán)境保護意識的增強，水質(zhì)監(jiān)測的重要性日益凸顯。傳統(tǒng)的水質(zhì)檢測方法大多依賴人工采樣和實驗室分析，雖然精度高，但耗時、耗力，且難以實現(xiàn)大范圍實時監(jiān)控。而無人機搭載高光譜測量系統(tǒng)的出現(xiàn)，正逐步改變這一局面。

今天我們就來聊聊——無人機高光譜系統(tǒng)在水質(zhì)檢測中的應用價值及原理。

一、什么是高光譜？為什么要用在水質(zhì)檢測中？

高光譜遙感(Hyperspectral Imaging)技術，簡單來說就是“拍得更細、看得更準”。它不像普通相機只捕捉紅、綠、藍三種顏色，而是將光譜細分成上百個波段，記錄每一個物體在各波段上的反射特征。

而水體中的污染物(如葉綠素、懸浮物、藍藻、有機物等)在不同波段的反射率各不相同，高光譜正好可以“識別這些差異”，從而實現(xiàn)對水質(zhì)成分的精準監(jiān)測與分類識別。

二、為什么選擇“無人機+高光譜”組合？

傳統(tǒng)遙感平臺有兩種：衛(wèi)星和載人飛機，但二者都存在一些局限性：

衛(wèi)星遙感受天氣影響大，重訪周期長;

載人飛機成本高、調(diào)度不便。

而無人機+高光譜系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：

1.高時空分辨率：可實現(xiàn)定點、定時、多次快速監(jiān)測;

2.靈活機動性強：適合湖泊、水庫、河道等復雜地形;

3.成本可控：遠低于載人飛行器;

4.低空飛行，受云層影響小，可精確獲取水體表面信息。

三、實際應用場景有哪些？

1.水華（藍藻）監(jiān)測

利用高光譜圖像中特定波段識別藍藻的光譜特征，實現(xiàn)早期預警與動態(tài)監(jiān)控，避免水華爆發(fā)造成水體惡化。

2.葉綠素與COD濃度估算

通過建立光譜反射率與水質(zhì)指標(如葉綠素a、化學需氧量COD)之間的數(shù)學模型，實現(xiàn)對水體富營養(yǎng)化程度的估算。

3.污染源追蹤

當河流、水庫出現(xiàn)異常污染時，可用無人機巡航拍攝，快速定位污染源流入點，實現(xiàn)溯源治理。

4.水體透明度監(jiān)測

高光譜可以評估水中懸浮顆粒物濃度，間接反映水體濁度和透明度變化，廣泛應用于城市河道治理項目。

四、實際案例：某湖泊的水質(zhì)遙感監(jiān)測

在某城市對一大型湖泊進行生態(tài)修復過程中，引入無人機高光譜系統(tǒng)進行為期3個月的監(jiān)測。結果如下：

精準識別出藍藻爆發(fā)區(qū)域，提前7天預警;

每次飛行僅需20分鐘，覆蓋面積達5平方公里;

與地面采樣結果比對，葉綠素預測誤差小于8%;

成本較人工采樣降低約60%。

這為決策者提供了科學、直觀的數(shù)據(jù)支撐，也大幅提高了管理效率。

結語

無人機高光譜水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的出現(xiàn)，不僅是技術的進步，更是生態(tài)治理理念的一次革新。它讓我們“看見了看不見的污染”，也讓水環(huán)境治理變得更智慧、更精準。

歡迎關注萊森光學，了解更多光譜知識。

萊森光學(深圳)有限公司是一家提供光機電一體化集成解決方案的高科技公司，我們專注于光譜傳感和光電應用系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。

審核編輯 黃宇