【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】河流、河口、近海水環(huán)境變化迅速，遙感是其高效監(jiān)測(cè)的必要手段。近日，中國(guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所邢前國(guó)研究團(tuán)隊(duì)提出了一種結(jié)合衛(wèi)星遙感、無(wú)人機(jī)遙感和地面高光譜無(wú)線自動(dòng)監(jiān)測(cè)的光學(xué)綜合遙感監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)(圖1)，為從上游到渤海的整個(gè)黃河流域水沙與渤海水環(huán)境的監(jiān)測(cè)和災(zāi)害防控提供技術(shù)支撐。研究基于寧夏清水河流域上游泥沙源區(qū)的地面原位高光譜站、汛期前中游小浪底水庫(kù)水沙過(guò)程的衛(wèi)星遙感以及下游黃河口監(jiān)測(cè)，論證了空-天-地一體化遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)的新穎性和有效性。
圖1 黃河流域水沙綜合遙感監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)
研究通過(guò)高光譜反射率數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)寧夏清水河流域王團(tuán)站的含沙量，發(fā)現(xiàn)這種非接觸式高光譜實(shí)時(shí)反演獲得的含沙量與離散現(xiàn)場(chǎng)人工采樣獲得的同步測(cè)量含沙量一致(圖2)；基于高分辨率衛(wèi)星遙感圖像，清晰捕捉到2023年洪水前調(diào)水調(diào)沙期間小浪底水庫(kù)和黃河口的水沙響應(yīng)變化(圖3)，現(xiàn)場(chǎng)光譜站與衛(wèi)星遙感均捕捉到懸浮泥沙濃度每升幾毫克到每升數(shù)百克的高動(dòng)態(tài)變化。
圖2 上游清水河流域團(tuán)高光譜站的懸浮泥沙濃度時(shí)間序列(紅圈為手工監(jiān)測(cè)結(jié)果)
圖3 2023年洪水前黃河調(diào)水調(diào)沙期間小浪底水庫(kù)和黃河口的懸浮泥沙濃度
研究開(kāi)發(fā)了面向消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)采集的RGB影像數(shù)字量化值(digital number,DN)到能量值(E值)的相機(jī)響應(yīng)函數(shù)(camera response function,CRF)構(gòu)建技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人機(jī)視頻與照片在水生態(tài)環(huán)境與災(zāi)害定量監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，并在黃渤海山東半島近海孔石莼、剛毛藻、漂浮滸苔等定量監(jiān)測(cè)中得到驗(yàn)證(圖4)。
圖4 基于無(wú)人機(jī)圖像DN值與E值計(jì)算的漂浮藻信號(hào)差異
(a)無(wú)人機(jī)RGB影像;(b)狀態(tài)1至狀態(tài)3的POM；(c)和(d)分別為基于DN值和E值計(jì)算的漂浮滸苔(Ulva prolifera)
相關(guān)研究成果發(fā)表于《Sensors》《IEEE J-STARS》期刊上。該項(xiàng)工作得到了中國(guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所前沿部署項(xiàng)目(No.YICE351030601)、山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(No.2022CXPT019)、中國(guó)科學(xué)院儀器研制項(xiàng)目(No.YJKYYQ20170048)、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.42076188，No.42476175)及山東省中央財(cái)政引導(dǎo)資金等支持。
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