Cas d'application du spectre des couleurs Analyse hyperspectrale des données de qualité de l'eau

1. Introduction

Cet article utilise une technologie de télédétection hyperspectrale pour effectuer une analyse détaillée d'une zone spécifique pour révéler les caractéristiques environnementales de la qualité des eaux de surface. Le contexte de la recherche est basé sur l'application généralisée de la technologie hyperspectrale dans la surveillance environnementale, l'étude des ressources et l'évaluation écologique. Cette étude vise à combler le lac de recherche actuel et à fournir une base scientifique pour le développement durable régional.

2. Collecte de données et prétraitement

Les données proviennent de la plate-forme d'imagerie hyperspectrale FS-60 de la technologie CAIPU. La bande spectrale couvre 400-1000 nm, et la gamme spectrale couvre la lumière visible à l'infrarouge à ondes courtes. Les données ont été collectées en mai 2024, en tenant compte de l'influence des saisons, des conditions météorologiques et d'autres facteurs sur les caractéristiques spectrales. Les étapes de prétraitement comprennent la correction du rayonnement, la correction géométrique, la correction atmosphérique et l'élimination du bruit pour garantir la qualité des données. De plus, la sélection des bandes et la réduction de la dimensionnalité des données sont également effectuées pour simplifier le processus d'analyse ultérieur.

3. Méthode d'analyse

Cette étude utilise le modèle d'analyse de la qualité de l'eau du spectre de couleur FIGSpec pour classer et traiter les données hyperspectrales, notamment le permanganate de potassium (CODMN), l'azote d'ammoniac (NH3-H), l'oxygène dissous (DO), l'azote total (TN), le phosphore total (TP) ), et la chlorophylle A. Le regroupement supervisé, le clustering non supervisé et d'autres calculs d'index sont utilisés pour assurer la précision et la stabilité des résultats de classification. Dans le même temps, les caractéristiques de la courbe spectrale de différents objets ou échantillons sont analysées à l'aide de la technologie d'extraction des caractéristiques spectrales pour révéler leurs propriétés physiques ou chimiques.

4. Analyse des données

V. Résultats et discussion

Avantages de la technologie hyperspectrale dans la surveillance de la qualité de l'eau

1. Les caméras hyperspectrales ont les avantages d'une haute résolution, multi-bandes et sans contact, et peuvent rapidement obtenir des données de qualité de l'eau sur une grande surface.

2. Ils peuvent surveiller plusieurs paramètres de qualité de l'eau en même temps, améliorant l'efficacité et la précision de la surveillance.

3. Ils peuvent atteindre une surveillance en temps réel et un suivi dynamique, fournissant un support d'information en temps opportun pour la gestion de la qualité de l'eau.

Problèmes et défis existants

1. Le traitement et l'analyse des données hyperspectrales nécessitent des logiciels et des technologies professionnels et ont des exigences élevées pour les opérateurs.

2. Les facteurs environnementaux dans les plans d'eau (tels que la lumière, la profondeur de l'eau, la température de l'eau, etc.) affecteront les données spectrales et une correction et une compensation efficaces sont nécessaires.

3. La technologie hyperspectrale a encore certaines limites à détecter certains paramètres de qualité de l'eau (tels que la teneur en métaux lourds, etc.).

Direction du développement futur

1. Améliorer davantage la précision de détection et la stabilité de la technologie hyperspectrale et développer des logiciels de traitement et d'analyse des données plus intelligents.

2. Combinez avec d'autres technologies de surveillance (telles que la technologie des capteurs, la télédétection par satellite, etc.) pour réaliser la fusion de données multi-source et améliorer l'exhaustivité et la précision de la surveillance de la qualité de l'eau.

3. Renforcer l'application de la technologie hyperspectrale dans la qualité de la qualité de l'eau et la surveillance des urgences pour fournir de fortes garanties pour la protection de l'environnement et la sécurité écologique.