물은 생명의 근원이자 생태계의 혈액이며, 인간의 생존과 생산, 생명의 기초입니다. 충분한 수질의 수자원은 생태계의 건강한 순환을 위한 첫 번째 조건이지만, 수자원은 오염에 매우 취약하며, 특히 일부 내륙 수역은 자연 폐쇄로 인해 오염 문제가 더욱 두드러집니다. 동적인 확산 및 확산 특성을 지닌 오염물질의 전달자로서의 수자원은 수역의 오염 정도를 더욱 악화시킬 것입니다. 중국에는 많은 강과 호수가 있으며 경제의 급속한 발전과 인간 활동의 향상과 함께 강과 호수의 수질 오염 문제가 점점 심각해지고 있으며 도시의 지속 가능한 발전을 제한하는 핵심 요소가 되었습니다. 따라서 하이테크 수단을 사용하여 강과 호수의 수질 오염에 대한 연구를 수행하고 강과 호수의 수질 조건을 시기적절하고 신속하게 제공하여 사람들의 정상적인 생산과 생명을 보호해야 합니다.
전통적인 하천 및 호수 수질 모니터링은 주로 현장 샘플링 및 실험실 분석에 사용됩니다. 이 모니터링 방법은 수년간의 모니터링, 기록 및 실험실 분석을 통해 강과 호수, 고정 프로파일에 고정되어야 합니다. 어느 정도의 데이터 정확도는 있지만 강과 호수 수질의 전반적인 공간적, 시간적 조건을 반영할 수 없으며 시간이 많이 걸리고 모니터링 영역이 제한되어 지역적이고 일반적인 것만 가지고 있습니다. 실시간, 신속, 대규모 모니터링 및 평가 요구 사항을 충족할 수 없습니다.
원격 감지 기술의 개발과 발전으로 강과 호수 수역을 모니터링하고 연구하는 새로운 방법이 열렸습니다. 높은 동적, 저비용, 거시적 및 기타 중요한 기능을 갖춘 원격 감지 수질 모니터링 기술은 강에서 호수 수질 오염 연구는 기존 감지를 대체할 수 없다는 장점이 있습니다. 이는 대규모 수질 모니터링의 요구를 충족할 수 있을 뿐만 아니라 공간과 시간에 따른 수질의 분포와 변화를 반영하여 일회성 물 샘플링의 단점을 보완할 뿐만 아니라 일부 기존 방법을 찾기가 어렵습니다. 오염원의 분포, 오염물질의 이동 특성 및 영향 범위를 밝히고, 물 샘플링 지점의 과학적 배치를 위한 기초를 제공합니다. 초분광 원격탐사는 높은 정확도, 다중 대역, 엄청난 양의 정보 및 기타 특성으로 인해 원격탐사 수질 모니터링에 널리 사용되며, 이는 수질 매개변수 추정의 정확도를 크게 향상시킵니다. 원격탐사 기술의 지속적인 발전에 따라 수질 모니터링은 정성적 설명에서 정량적 분석으로 전환되었으며, 모니터링할 수 있는 수질 매개변수는 점차 증가하고 역산의 정확도도 향상되어 보호에 중요한 역할을 하고 있습니다. , 수자원의 계획 및 지속 가능한 개발. UAV 기술의 성숙도가 높아짐에 따라 UAV 플랫폼을 기반으로 하는 최신 원격 감지 기술이 등장하여 원격 감지 직원의 선호를 얻었으며 과학 연구자들은 업계에서 이 기술의 응용 가능성을 기대하고 있습니다.
현재 영상 분광계가 장착된 UAV는 부유 물질 농도, 탁도, 투명도, 총 인 농도, 총 질소 농도, 수심, 강과 호수의 화학적 산소 요구량(COD)을 모니터링하는 데 사용할 수 있습니다.
1.재료 및 실험부분
1.1 학습 영역
현장 시험 비행 지역은 대경강입니다. 다음 그림은 다칭강 수질을 보여줍니다(현장에서 휴대전화로 촬영).
그림 1 대경강 현장에서 촬영한 사진
그림 2 빨간색 상자 안의 강 지역은 공중 초분광 이미지로 포착한 지역입니다.
1.2 데이터 수집 장비
이번 실험에는 DJI 6개 로터 UAV M600 Pro(UAV 순중량 약 4kg, 최대 하중 약 10kg)와 Jiangsu Shuangli Hepu Technology Co.가 독자적으로 개발한 초분광 이미징 분광계인 GaiaSky-mini-2가 사용되었습니다. Ltd. 주요 매개변수는 표 1에 나와 있습니다. 비행 고도는 300m, 1회 비행으로 총 27개의 초분광 이미지를 획득했으며 공간 해상도는 약 0.12m입니다. UAV 원격 감지 플랫폼의 실제 모습은 그림 3에 나와 있습니다.
그림3 DJI Matrice 350RTK와 Gaia Sky Mini3 Vn 장착 사진
표 1 GaiaSky-mini 2 항공 영상 초분광계 시스템 매개변수
아니요 | 안건 | 매개변수 |
1 | 스펙트럼 스캔 범위/nm | 400~1000 |
2 | 스펙트럼 분해능/nm | 3.5nm |
3 | 이미징 렌즈/mm | 18.5 |
4 | 스펙트럼 채널 수 | 360 |
5 | 풀 프레임 픽셀 | 1936×1456 |
6 | 센서 CCD 소니 ICX | CCD 소니 ICX 674 |
1.3 UAV 초분광 데이터의 전처리 및 분석
UAV 초분광 이미지의 전처리는 거울 변환 및 흑백 프레임 교정을 포함하여 Jiangsu Shuangli Hepu Technology Co. Ltd.에서 개발한 SpecView 소프트웨어에서 수행됩니다(식 1 참조).
(1)
여기서 Rref는 흑백 보정 이미지의 반사율 값, DNraw는 원본 이미지의 DN 값, DNwhite는 기준 플레이트의 화이트 프레임 데이터, DNdark는 카메라의 체계적 오류 DN 값, Rwhite는 기준 플레이트의 반사 계수입니다.
초분광 이미저에 의해 획득된 초분광 이미지 데이터는 UAV가 특정 고도로 비행한 후 대기, 수증기 및 기타 요인의 영향을 받을 수 있다는 점을 고려합니다. 이러한 요소의 영향을 제거하기 위해 UAV가 이륙하기 전에 촬영 영역에 국립 계측 연구소에서 보정한 2m*2m 회색 천을 배치하고 초분광 이미지를 획득할 때 다음을 덮기만 하면 됩니다. 초분광 이미지 중 하나의 회색 천. 대기 및 수증기 인자의 영향을 제거하는 방법은 수학식 2와 같다.
(2)
여기서 Rfixed는 대기 및 수증기 요소를 제거한 후 이미지의 분광 반사율, Rref는 흑백 보정 후 이미지의 반사율, Rstandard는 국립 계측 연구소에서 보정한 회색 천의 분광 반사율, Rgrayref는 흑백 보정 후 이미지의 회색 천의 스펙트럼 반사율.
2 결과 및 분석
2.1 스티칭 결과
그림 4는 UAV 초분광 스티칭 소프트웨어를 사용하여 Daqing River의 UAV 초분광 이미지의 3밴드 스티칭 효과에 대한 미리 보기를 보여줍니다(RGB는 각각 가장 가까운 파장인 640 nm/550 nm/460 nm를 나타냄).
그림 4. Daqing River UAV 초분광으로 촬영한 스티치 이미지(RGB 의사 색상 합성 이미지)
2.2 강 엽록소 a의 역전
내륙수역의 원격탐사에 있어서 엽록소 a는 수역의 분광특성에 큰 영향을 미치며, 엽록소 a의 분광데이터는 수역의 부영양화 정도를 반영하는 중요한 지표이다. 엽록소 a의 농도가 증가하면 청색광 대역의 분광 반사율이 감소하고 적색 및 녹색광 대역의 분광 반사율이 증가하며 엽록소 a의 농도가 일정 값에 도달하면 엽록소의 민감한 대역이 이동합니다. 장파 방향으로. 따라서 엽록소 a의 원격탐사 역전에서 일반적으로 사용되는 방법은 엽록소 a의 민감성 밴드에 따라 최적의 밴드 또는 다양한 밴드의 조합에 대한 경험적 및 반경험적 모델을 구축하는 것이다. 일반적으로 사용되는 세 가지 알고리즘이 있습니다. (1) 700nm에서 엽록소 a의 반사 피크에 따라 엽록소 반전 모델을 결정합니다. (2) 700nm의 엽록소 a의 반사 피크와 675nm 또는 560nm의 흡수 피크의 비율에 따라 (3) 반경험적 공중 모니터링 방법을 사용하여 청색 물의 반사율에 대한 엽록소 a의 영향을 이용 - 녹색광 밴드에서 엽록소 a 농도는 이 두 밴드의 스펙트럼 반사율의 차이 또는 비율에 의해 설정되었습니다. 반전 모델. 엽록소 함량 분석을 위해 TM 이미지를 사용할 때 일반적으로 TM2(550 nm 반사 피크 포함) 또는 TM3(685 nm 형광 피크 포함) 대 TM1(440 nm 흡수 피크 포함)의 비율이 엽록소 a 함량을 추정하는 가장 좋은 방법이라고 여겨집니다. 엽록소 농도.
다칭강을 예로 들면 그림 5와 같이 공중 초분광 이미지를 사용하여 다칭강 수질의 엽록소 농도 분포를 반전시켰습니다.
그림 5 대경강 UAV의 초분광 엽록소 a 반전 맵
2.3 강의 총질소와 총인의 역전
물 속 총질소와 총인의 함량은 수질을 측정하는 중요한 지표입니다. 기존의 질소 및 인 측정 방법은 고온, 고압의 소화에 오랜 시간이 필요하며, 소화의 온도, 시간, 시약이 측정 결과에 결정적인 영향을 미칩니다. 원격탐사 기술은 물 속의 질소와 인 스펙트럼 측정을 통해 물 속의 질소와 인의 관계와 반사 스펙트럼 특성을 탐색하고, 질소와 인 농도의 역모델을 구축하고, 질소와 인의 원격탐사를 제공합니다. 호수, 저수지, 하천 등 대규모 내륙 수역의 정량적 모니터링은 이론적 근거를 제공합니다.
다칭강을 예로 들면 그림 6과 그림 7에 표시된 것처럼 공중 초분광 이미지를 사용하여 다칭강 수질의 총 인 농도와 총 질소 농도의 분포를 반전시킵니다.
그림 6. 다칭강의 UAV 초분광 총인 역전 지도
그림 7. 다칭강의 UAV 초분광 총질소 역전 지도
2.4 하천부유물질의 역전 및 탁도
부유 고형물 농도는 내륙 수역의 중요한 수질 매개변수의 일부이며 수생 생물의 성장과 수역의 일차 생산성에 영향을 미칠 수 있습니다. 기존의 부유물질 농도 모니터링 방법은 외부 조건에 의해 쉽게 제한되며, 넓은 지역에서 주기적으로 수중 부유물질 농도를 모니터링할 수 없습니다. 지역 수질 환경 조사 및 모니터링 수단으로서 원격 감지 기술은 기존 모니터링 방법의 단점을 극복할 수 있습니다. 이는 부유 물질 농도의 시간적, 공간적 분포를 모니터링하는 데 필수적인 도구가 되었습니다.
다칭강을 예로 들면 그림 8과 같이 공중 초분광 이미지를 사용하여 다칭강 수질의 부유 물질 농도 분포를 반전시킵니다.
그림 8. 다칭강의 UAV 초분광 부유물질 농도 역전 지도
2.5 하천의 화학적 산소요구량 역전
화학적 산소 요구량(COD)은 물에서 산화되어야 하는 환원 물질의 양을 특성화하기 위한 수질 모니터링의 중요한 지표입니다. 점점 심각해지는 환경 오염 문제, 기존의 측정 방법으로는 높은 분석 비용, 오랜 시간, 2차 오염으로 인해 하수 감지 요구를 충족할 수 없었습니다. Daqing River의 초분광 이미지 데이터는 그림 9와 같이 Jiangsu Shuangli Hepu Spectrum에서 구축한 수질 화학적 산소 요구량 모니터링 모델에 따라 UAV의 초분광 이미지 데이터를 반전하여 얻습니다.
그림 9. 다칭강의 UAV 초분광 화학적 산소 요구량 역전 지도
3. 결과 및 논의
본 논문에서는 대경강을 연구 대상으로 하고, 초분광 이미저가 장착된 UAV를 사용하여 강의 분광 이미지 정보를 얻은 다음, 스티칭 소프트웨어를 사용하여 획득한 이미지를 스티칭하여 강의 완전한 초분광 이미지 데이터를 얻습니다. . 본 논문에서는 Jiangsu Shuangli Hepu Spectrum이 구축한 수질 모니터링 모델을 기반으로 Daqing River의 부영양화(엽록소 a, 총 질소, 총 인) 및 수질 오염(부유 고형물 농도, COD)에 대한 역전 연구를 수행했습니다. 현장 조사 및 초분광 영상 역전 효과에 따르면, UAV 초분광을 사용하면 하천의 부영양화 및 오염 정도를 어느 정도 반영할 수 있으며, 하천의 부영양화 및 오염 분포에 따라 영상에 반영할 수 있다. 강의 오염원과 수역의 부영양화 원인. 연구 결과는 수자원 보존, 수력 발전 부서, 환경 보호 부서의 하천 관리에 대한 기술적 지원을 제공할 수 있습니다.
따라서 UAV 초분광 기술을 사용하면 강, 호수, 바다의 부영양화와 수질 오염을 매우 잘 모니터링할 수 있으며 적용 가능성이 넓습니다. 그러나 연구자들은 강, 호수, 해양의 부영양화 및 수질오염에 대한 수많은 모니터링 및 추정 모델을 제안했지만, 각 모델에는 구체적인 연구 방법과 적용 조건이 있습니다. 모든 강, 호수, 바다에 대해 모니터링할 수 있는 일반 모델을 찾기가 어렵습니다. 동시에 UAV 초분광 원격 탐사 데이터에는 풍경 이질성 간섭, 대기 소음, 태양 위치 등과 같은 일부 결함이 있어 초분광 원격 감지 기술의 실제 적용 능력에 영향을 미칩니다. 따라서 UAV 초분광 기술을 활용하여 강, 호수, 해양의 부영양화 및 수질 오염에 대한 연구를 질적 연구에서 정량적 연구로 어떻게 바꾸는 것이 현재의 어려움이자 핫스팟입니다.
물은 생명의 근원이자 생태계의 혈액이며, 인간의 생존과 생산, 생명의 기초입니다. 충분한 수질의 수자원은 생태계의 건강한 순환을 위한 첫 번째 조건이지만, 수자원은 오염에 매우 취약하며, 특히 일부 내륙 수역은 자연 폐쇄로 인해 오염 문제가 더욱 두드러집니다. 동적인 확산 및 확산 특성을 지닌 오염물질의 전달자로서의 수자원은 수역의 오염 정도를 더욱 악화시킬 것입니다. 중국에는 많은 강과 호수가 있으며 경제의 급속한 발전과 인간 활동의 향상과 함께 강과 호수의 수질 오염 문제가 점점 심각해지고 있으며 도시의 지속 가능한 발전을 제한하는 핵심 요소가 되었습니다. 따라서 하이테크 수단을 사용하여 강과 호수의 수질 오염에 대한 연구를 수행하고 강과 호수의 수질 조건을 시기적절하고 신속하게 제공하여 사람들의 정상적인 생산과 생명을 보호해야 합니다.
전통적인 하천 및 호수 수질 모니터링은 주로 현장 샘플링 및 실험실 분석에 사용됩니다. 이 모니터링 방법은 수년간의 모니터링, 기록 및 실험실 분석을 통해 강과 호수, 고정 프로파일에 고정되어야 합니다. 어느 정도의 데이터 정확도는 있지만 강과 호수 수질의 전반적인 공간적, 시간적 조건을 반영할 수 없으며 시간이 많이 걸리고 모니터링 영역이 제한되어 지역적이고 일반적인 것만 가지고 있습니다. 실시간, 신속, 대규모 모니터링 및 평가 요구 사항을 충족할 수 없습니다.
원격 감지 기술의 개발과 발전으로 강과 호수 수역을 모니터링하고 연구하는 새로운 방법이 열렸습니다. 높은 동적, 저비용, 거시적 및 기타 중요한 기능을 갖춘 원격 감지 수질 모니터링 기술은 강에서 호수 수질 오염 연구는 기존 감지를 대체할 수 없다는 장점이 있습니다. 이는 대규모 수질 모니터링의 요구를 충족할 수 있을 뿐만 아니라 공간과 시간에 따른 수질의 분포와 변화를 반영하여 일회성 물 샘플링의 단점을 보완할 뿐만 아니라 일부 기존 방법을 찾기가 어렵습니다. 오염원의 분포, 오염물질의 이동 특성 및 영향 범위를 밝히고, 물 샘플링 지점의 과학적 배치를 위한 기초를 제공합니다. 초분광 원격탐사는 높은 정확도, 다중 대역, 엄청난 양의 정보 및 기타 특성으로 인해 원격탐사 수질 모니터링에 널리 사용되며, 이는 수질 매개변수 추정의 정확도를 크게 향상시킵니다. 원격탐사 기술의 지속적인 발전에 따라 수질 모니터링은 정성적 설명에서 정량적 분석으로 전환되었으며, 모니터링할 수 있는 수질 매개변수는 점차 증가하고 역산의 정확도도 향상되어 보호에 중요한 역할을 하고 있습니다. , 수자원의 계획 및 지속 가능한 개발. UAV 기술의 성숙도가 높아짐에 따라 UAV 플랫폼을 기반으로 하는 최신 원격 감지 기술이 등장하여 원격 감지 직원의 선호를 얻었으며 과학 연구자들은 업계에서 이 기술의 응용 가능성을 기대하고 있습니다.
현재 영상 분광계가 장착된 UAV는 부유 물질 농도, 탁도, 투명도, 총 인 농도, 총 질소 농도, 수심, 강과 호수의 화학적 산소 요구량(COD)을 모니터링하는 데 사용할 수 있습니다.
1.재료 및 실험부분
1.1 학습 영역
현장 시험 비행 지역은 대경강입니다. 다음 그림은 다칭강 수질을 보여줍니다(현장에서 휴대전화로 촬영).
그림 1 대경강 현장에서 촬영한 사진
그림 2 빨간색 상자 안의 강 지역은 공중 초분광 이미지로 포착한 지역입니다.
1.2 데이터 수집 장비
이번 실험에는 DJI 6개 로터 UAV M600 Pro(UAV 순중량 약 4kg, 최대 하중 약 10kg)와 Jiangsu Shuangli Hepu Technology Co.가 독자적으로 개발한 초분광 이미징 분광계인 GaiaSky-mini-2가 사용되었습니다. Ltd. 주요 매개변수는 표 1에 나와 있습니다. 비행 고도는 300m, 1회 비행으로 총 27개의 초분광 이미지를 획득했으며 공간 해상도는 약 0.12m입니다. UAV 원격 감지 플랫폼의 실제 모습은 그림 3에 나와 있습니다.
그림3 DJI Matrice 350RTK와 Gaia Sky Mini3 Vn 장착 사진
표 1 GaiaSky-mini 2 항공 영상 초분광계 시스템 매개변수
아니요
안건
매개변수
1
스펙트럼 스캔 범위/nm
400~1000
2
스펙트럼 분해능/nm
3.5nm
3
이미징 렌즈/mm
18.5
4
스펙트럼 채널 수
360
5
풀 프레임 픽셀
1936×1456
6
센서 CCD 소니 ICX
CCD 소니 ICX 674
1.3 UAV 초분광 데이터의 전처리 및 분석
UAV 초분광 이미지의 전처리는 거울 변환 및 흑백 프레임 교정을 포함하여 Jiangsu Shuangli Hepu Technology Co. Ltd.에서 개발한 SpecView 소프트웨어에서 수행됩니다(식 1 참조).
여기서 Rref는 흑백 보정 이미지의 반사율 값, DNraw는 원본 이미지의 DN 값, DNwhite는 기준 플레이트의 화이트 프레임 데이터, DNdark는 카메라의 체계적 오류 DN 값, Rwhite는 기준 플레이트의 반사 계수입니다.
초분광 이미저에 의해 획득된 초분광 이미지 데이터는 UAV가 특정 고도로 비행한 후 대기, 수증기 및 기타 요인의 영향을 받을 수 있다는 점을 고려합니다. 이러한 요소의 영향을 제거하기 위해 UAV가 이륙하기 전에 촬영 영역에 국립 계측 연구소에서 보정한 2m*2m 회색 천을 배치하고 초분광 이미지를 획득할 때 다음을 덮기만 하면 됩니다. 초분광 이미지 중 하나의 회색 천. 대기 및 수증기 인자의 영향을 제거하는 방법은 수학식 2와 같다.
여기서 Rfixed는 대기 및 수증기 요소를 제거한 후 이미지의 분광 반사율, Rref는 흑백 보정 후 이미지의 반사율, Rstandard는 국립 계측 연구소에서 보정한 회색 천의 분광 반사율, Rgrayref는 흑백 보정 후 이미지의 회색 천의 스펙트럼 반사율.
2 결과 및 분석
2.1 스티칭 결과
그림 4는 UAV 초분광 스티칭 소프트웨어를 사용하여 Daqing River의 UAV 초분광 이미지의 3밴드 스티칭 효과에 대한 미리 보기를 보여줍니다(RGB는 각각 가장 가까운 파장인 640 nm/550 nm/460 nm를 나타냄).
그림 4. Daqing River UAV 초분광으로 촬영한 스티치 이미지(RGB 의사 색상 합성 이미지)
2.2 강 엽록소 a의 역전
내륙수역의 원격탐사에 있어서 엽록소 a는 수역의 분광특성에 큰 영향을 미치며, 엽록소 a의 분광데이터는 수역의 부영양화 정도를 반영하는 중요한 지표이다. 엽록소 a의 농도가 증가하면 청색광 대역의 분광 반사율이 감소하고 적색 및 녹색광 대역의 분광 반사율이 증가하며 엽록소 a의 농도가 일정 값에 도달하면 엽록소의 민감한 대역이 이동합니다. 장파 방향으로. 따라서 엽록소 a의 원격탐사 역전에서 일반적으로 사용되는 방법은 엽록소 a의 민감성 밴드에 따라 최적의 밴드 또는 다양한 밴드의 조합에 대한 경험적 및 반경험적 모델을 구축하는 것이다. 일반적으로 사용되는 세 가지 알고리즘이 있습니다. (1) 700nm에서 엽록소 a의 반사 피크에 따라 엽록소 반전 모델을 결정합니다. (2) 700nm의 엽록소 a의 반사 피크와 675nm 또는 560nm의 흡수 피크의 비율에 따라 (3) 반경험적 공중 모니터링 방법을 사용하여 청색 물의 반사율에 대한 엽록소 a의 영향을 이용 - 녹색광 밴드에서 엽록소 a 농도는 이 두 밴드의 스펙트럼 반사율의 차이 또는 비율에 의해 설정되었습니다. 반전 모델. 엽록소 함량 분석을 위해 TM 이미지를 사용할 때 일반적으로 TM2(550 nm 반사 피크 포함) 또는 TM3(685 nm 형광 피크 포함) 대 TM1(440 nm 흡수 피크 포함)의 비율이 엽록소 a 함량을 추정하는 가장 좋은 방법이라고 여겨집니다. 엽록소 농도.
다칭강을 예로 들면 그림 5와 같이 공중 초분광 이미지를 사용하여 다칭강 수질의 엽록소 농도 분포를 반전시켰습니다.
그림 5 대경강 UAV의 초분광 엽록소 a 반전 맵
2.3 강의 총질소와 총인의 역전
물 속 총질소와 총인의 함량은 수질을 측정하는 중요한 지표입니다. 기존의 질소 및 인 측정 방법은 고온, 고압의 소화에 오랜 시간이 필요하며, 소화의 온도, 시간, 시약이 측정 결과에 결정적인 영향을 미칩니다. 원격탐사 기술은 물 속의 질소와 인 스펙트럼 측정을 통해 물 속의 질소와 인의 관계와 반사 스펙트럼 특성을 탐색하고, 질소와 인 농도의 역모델을 구축하고, 질소와 인의 원격탐사를 제공합니다. 호수, 저수지, 하천 등 대규모 내륙 수역의 정량적 모니터링은 이론적 근거를 제공합니다.
다칭강을 예로 들면 그림 6과 그림 7에 표시된 것처럼 공중 초분광 이미지를 사용하여 다칭강 수질의 총 인 농도와 총 질소 농도의 분포를 반전시킵니다.
그림 6. 다칭강의 UAV 초분광 총인 역전 지도
그림 7. 다칭강의 UAV 초분광 총질소 역전 지도
2.4 하천부유물질의 역전 및 탁도
부유 고형물 농도는 내륙 수역의 중요한 수질 매개변수의 일부이며 수생 생물의 성장과 수역의 일차 생산성에 영향을 미칠 수 있습니다. 기존의 부유물질 농도 모니터링 방법은 외부 조건에 의해 쉽게 제한되며, 넓은 지역에서 주기적으로 수중 부유물질 농도를 모니터링할 수 없습니다. 지역 수질 환경 조사 및 모니터링 수단으로서 원격 감지 기술은 기존 모니터링 방법의 단점을 극복할 수 있습니다. 이는 부유 물질 농도의 시간적, 공간적 분포를 모니터링하는 데 필수적인 도구가 되었습니다.
다칭강을 예로 들면 그림 8과 같이 공중 초분광 이미지를 사용하여 다칭강 수질의 부유 물질 농도 분포를 반전시킵니다.
그림 8. 다칭강의 UAV 초분광 부유물질 농도 역전 지도
2.5 하천의 화학적 산소요구량 역전
화학적 산소 요구량(COD)은 물에서 산화되어야 하는 환원 물질의 양을 특성화하기 위한 수질 모니터링의 중요한 지표입니다. 점점 심각해지는 환경 오염 문제, 기존의 측정 방법으로는 높은 분석 비용, 오랜 시간, 2차 오염으로 인해 하수 감지 요구를 충족할 수 없었습니다. Daqing River의 초분광 이미지 데이터는 그림 9와 같이 Jiangsu Shuangli Hepu Spectrum에서 구축한 수질 화학적 산소 요구량 모니터링 모델에 따라 UAV의 초분광 이미지 데이터를 반전하여 얻습니다.
그림 9. 다칭강의 UAV 초분광 화학적 산소 요구량 역전 지도
3. 결과 및 논의
본 논문에서는 대경강을 연구 대상으로 하고, 초분광 이미저가 장착된 UAV를 사용하여 강의 분광 이미지 정보를 얻은 다음, 스티칭 소프트웨어를 사용하여 획득한 이미지를 스티칭하여 강의 완전한 초분광 이미지 데이터를 얻습니다. . 본 논문에서는 Jiangsu Shuangli Hepu Spectrum이 구축한 수질 모니터링 모델을 기반으로 Daqing River의 부영양화(엽록소 a, 총 질소, 총 인) 및 수질 오염(부유 고형물 농도, COD)에 대한 역전 연구를 수행했습니다. 현장 조사 및 초분광 영상 역전 효과에 따르면, UAV 초분광을 사용하면 하천의 부영양화 및 오염 정도를 어느 정도 반영할 수 있으며, 하천의 부영양화 및 오염 분포에 따라 영상에 반영할 수 있다. 강의 오염원과 수역의 부영양화 원인. 연구 결과는 수자원 보존, 수력 발전 부서, 환경 보호 부서의 하천 관리에 대한 기술적 지원을 제공할 수 있습니다.
따라서 UAV 초분광 기술을 사용하면 강, 호수, 바다의 부영양화와 수질 오염을 매우 잘 모니터링할 수 있으며 적용 가능성이 넓습니다. 그러나 연구자들은 강, 호수, 해양의 부영양화 및 수질오염에 대한 수많은 모니터링 및 추정 모델을 제안했지만, 각 모델에는 구체적인 연구 방법과 적용 조건이 있습니다. 모든 강, 호수, 바다에 대해 모니터링할 수 있는 일반 모델을 찾기가 어렵습니다. 동시에 UAV 초분광 원격 탐사 데이터에는 풍경 이질성 간섭, 대기 소음, 태양 위치 등과 같은 일부 결함이 있어 초분광 원격 감지 기술의 실제 적용 능력에 영향을 미칩니다. 따라서 UAV 초분광 기술을 활용하여 강, 호수, 해양의 부영양화 및 수질 오염에 대한 연구를 질적 연구에서 정량적 연구로 어떻게 바꾸는 것이 현재의 어려움이자 핫스팟입니다.