隨著生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，水質(zhì)監(jiān)測(cè)的重要性日益凸顯。傳統(tǒng)的水質(zhì)檢測(cè)方法大多依賴人工采樣和實(shí)驗(yàn)室分析，雖然精度高，但耗時(shí)、耗力，且難以實(shí)現(xiàn)大范圍實(shí)時(shí)監(jiān)控。而無(wú)人機(jī)搭載高光譜測(cè)量系統(tǒng)的出現(xiàn)，正逐步改變這一局面。

今天我們就來(lái)聊聊——無(wú)人機(jī)高光譜系統(tǒng)在水質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用價(jià)值及原理。

一、什么是高光譜？為什么要用在水質(zhì)檢測(cè)中？

高光譜遙感(Hyperspectral Imaging)技術(shù)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是“拍得更細(xì)、看得更準(zhǔn)”。它不像普通相機(jī)只捕捉紅、綠、藍(lán)三種顏色，而是將光譜細(xì)分成上百個(gè)波段，記錄每一個(gè)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(lán)藻、有機(jī)物等)在不同波段的反射率各不相同，高光譜正好可以“識(shí)別這些差異”，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)成分的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)與分類識(shí)別。

二、為什么選擇“無(wú)人機(jī)+高光譜”組合？

傳統(tǒng)遙感平臺(tái)有兩種：衛(wèi)星和載人飛機(jī)，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(zhǎng);

載人飛機(jī)成本高、調(diào)度不便。

而無(wú)人機(jī)+高光譜系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì)：

1.高時(shí)空分辨率：可實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)、定時(shí)、多次快速監(jiān)測(cè);

2.靈活機(jī)動(dòng)性強(qiáng)：適合湖泊、水庫(kù)、河道等復(fù)雜地形;

3.成本可控：遠(yuǎn)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(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景有哪些？

1.水華（藍(lán)藻）監(jiān)測(cè)

利用高光譜圖像中特定波段識(shí)別藍(lán)藻的光譜特征，實(shí)現(xiàn)早期預(yù)警與動(dòng)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(guò)建立光譜反射率與水質(zhì)指標(biāo)(如葉綠素a、化學(xué)需氧量COD)之間的數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化程度的估算。

3.污染源追蹤

當(dāng)河流、水庫(kù)出現(xiàn)異常污染時(shí)，可用無(wú)人機(jī)巡航拍攝，快速定位污染源流入點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)溯源治理。

4.水體透明度監(jiān)測(cè)

高光譜可以評(píng)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(yīng)用于城市河道治理項(xiàng)目。

四、實(shí)際案例：某湖泊的水質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)

在某城市對(duì)一大型湖泊進(jìn)行生態(tài)修復(fù)過(guò)程中，引入無(wú)人機(jī)高光譜系統(tǒng)進(jìn)行為期3個(gè)月的監(jiān)測(cè)。結(jié)果如下：

精準(zhǔn)識(shí)別出藍(lán)藻爆發(fā)區(qū)域，提前7天預(yù)警;

每次飛行僅需20分鐘，覆蓋面積達(dá)5平方公里;

與地面采樣結(jié)果比對(duì)，葉綠素預(yù)測(cè)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(xué)、直觀的數(shù)據(jù)支撐，也大幅提高了管理效率。

結(jié)語(yǔ)

無(wú)人機(jī)高光譜水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的出現(xiàn)，不僅是技術(shù)的進(jìn)步，更是生態(tài)治理理念的一次革新。它讓我們“看見(jiàn)了看不見(jiàn)的污染”，也讓水環(huán)境治理變得更智慧、更精準(zhǔn)。

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審核編輯 黃宇