高光譜相機(jī)解決方案

  • 基于無人機(jī)高光譜遙感技術(shù)對(duì)內(nèi)陸?zhàn)B殖池塘水質(zhì)監(jiān)測的研究

  • 信息來源：彩譜品牌廠家   瀏覽次數(shù)：66    發(fā)表時(shí)間：2022-09-27
  •        本研究應(yīng)用了400-1000nm的高光譜相機(jī)，可采用杭州彩譜科技有限公司產(chǎn)品FS60-無人機(jī)高光譜測量系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)研究。通過地面站實(shí)時(shí)觀測飛機(jī)采樣地點(diǎn)并可利用地面站設(shè)置逐點(diǎn)采集的航線數(shù)據(jù)預(yù)覽及矯正功能：輻射度校正、反射率校正、區(qū)域校正支持批處理。
            為準(zhǔn)確、快速、全面獲取內(nèi)陸?zhàn)B殖小區(qū)池塘及尾水處理池水體水質(zhì)變化情況，建立養(yǎng)殖水環(huán)境實(shí)時(shí)預(yù)警調(diào)控及數(shù)字化管控機(jī)制，選擇浙江湖州市集中連片的養(yǎng)殖小區(qū)為試驗(yàn)區(qū)，于2020年12月采用搭載高光譜相機(jī)無人機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)區(qū)近地遙感圖像采集，并進(jìn)行圖像拼接、輻射校正和幾何校正等預(yù)處理；然后對(duì)反射波段進(jìn)行差值、比值及歸一化差值指數(shù)進(jìn)行數(shù)值變換，基于相關(guān)性分析篩選不同水質(zhì)參數(shù)的敏感波段，進(jìn)而采用線性函數(shù)、指數(shù)函數(shù)和多項(xiàng)式函數(shù)構(gòu)建各水質(zhì)參數(shù)定量反演模型，并用全波段構(gòu)建偏最小二乘回歸（PLS）、徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RBF）和支持向量機(jī)（SVM）反演模型，進(jìn)行模型驗(yàn)證與評(píng)價(jià)；最后基于各水質(zhì)最佳水質(zhì)模型對(duì)試驗(yàn)區(qū)水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行空間分布反演與分析。
            研究養(yǎng)殖小區(qū)共49個(gè)采樣點(diǎn)的光譜反射率曲線如上圖所示, 其中上圖a列出了40個(gè)養(yǎng)殖池塘采樣點(diǎn)的反射率曲線, 上圖b列出了9個(gè)尾水區(qū)采樣點(diǎn)的反射率曲線。可以看出池塘水體的光譜特征在400~ 560 nm范圍內(nèi), 光譜反射率呈上升趨勢, 至560~ 580 nm附近形成一個(gè)反射高峰, 這主要是是由水體中葉綠素和胡蘿卜素在此波段具有較弱的吸收特點(diǎn), 同時(shí)加上藻類和懸浮物的散射作用而引起反射高峰。而到580 nm后, 反射率曲線呈下降趨勢, 直至680~710 nm處附近則形成一個(gè)峰谷, 主要是由于水體中的葉綠素a在此波段具有強(qiáng)吸收的特點(diǎn)); 而緊接著在790~810 nm范圍內(nèi)形成一個(gè)峰值, 主要是由于水中懸浮物的散射作用。而尾水處理區(qū)由于經(jīng)過過濾、沉淀、曝氣等凈化過程, 水體中懸浮物和藻類去除率可達(dá)到70%以上, 因此, 尾水處理區(qū)在680~710 nm和790~810 nm范圍內(nèi)均未形成明星的峰值(上圖b), 而其他波段的變化規(guī)律和養(yǎng)殖池塘具有一致性。綜合分析光譜曲線可知, 不同池塘水體的光譜曲線變化趨勢總體一致, 但是由于不同采樣點(diǎn)具有不同的水質(zhì)指標(biāo)濃度, 導(dǎo)致其峰谷值及曲線高低變換存在一定差異。
     
     
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