水体富营养化和黑臭水体防治无人机多光谱解决方案

行业背景

 

水体富营养化和黑臭水体防治是水污染治理中最为复杂和困难的问题之一，调查水体营养物质的主要来源，控制外源性营养物质，监测排入水体的废水和污水中的氮、磷浓度，可为水污染治理提供可靠的科学依据。无人机多光谱遥感监测系统是实施大面积水体常态化动态监测的有效手段，一般由无人机飞行平台和多光谱相机两部分组成。与多光谱卫星影像相比，无人机多光谱影像分辨率更高、时效性更好，更加适合开展以河道、湖泊为目标的遥感监测业务。

 

 

 

传统检测手段的局限性

① 传统人工勘查

耗费大量人力、物力，无法直观展示全流域、多尺度的岸线生态与水污染情况以及周期性频繁检测。

② 可见光遥感

只有红绿蓝三波段，难以构建水体、植被、污水程度、垃圾等指数；视频巡查提供信息有限，无法实现数据积累，难以高精度实现河道各项指标监测。

③ 卫星遥感

卫星遥感实时性弱，难以准确监测河岸垃圾、绿化及河道漂浮物现状；对细小河道无法监测，影响监测全面及准确性。

多光谱遥感方案优势

厘米级空间分辨率，查无遗漏；利用水体光谱信息，科学建模，全局观测、准确定位；同时满足准确性、全面性、实时性、高效性的要求；全面系统地掌握河流资源分布、开发利用现状，满足河道规划、管理、保护的需要。

 

 

 

作业流程概述

本项目作业基于无人机多光谱遥感技术对富营养化和黑臭水体河道进行监测主要包括河道数据获取、数据处理与分析以及数据成果展示三部分。

河道数据获取

其目的是对影像进行辐射定标，从拍摄的值得到地物真实反射率

 

数据获取现场图

一、数据处理

① 多光谱数据预处理过程，是基于影像POS信息和特征相结合的无人机遥感影像快速拼接算法，实现多通道光谱影像的亚像素级配准、多景影像的实时拼接及辐射定标，生成具有地表真实反射率的正射影像，如下图所示。

 

 

② 多光谱拼接成果分析可通过相应软件进行简单的操作快速实现数据处理、专题制图及报告生成，简化用户操作过程，降低使用门槛。

 

 

 

二、数据成果展示

① 黑臭水体分级统计专题图

基于无人机载多光谱遥感数据实现河道黑臭水体污染分级、污染面积统计，并对提取结果进行空间统计分析、多时相变化。

 

② GIS云平台展示

我们使用河道GIS展示插件，直观展示全流域、多尺度岸线生态、水污染情况，实现河湖无人机多光谱遥感成果的分析、展示与管理。其功能包括：河道或湖泊选择、监测类型、单期展示、时序数据动态展示、断面分析、空间统计、细节查看、水污染环比等功能，可以展示河湖水质方面的全面信息。

 

结果检验准确度

在无人机搭载多光谱相机巡河作业的同时，核实测组对每条河的上中下游进行数据实测。

 

 

将多光谱反演分析结果与本次实测组通过水质分析仪实测溶解氧数据以及氨氮数据进行比对。并与当地水质监管人员记录表的结果对比分析，在黑臭水体定性方面综合分析精度可达

5、其他河道应用

水域生态灾害监测

 

痛点问题：水域生态灾害蔓延速度快、范围广，快速、全面获取水域污染状况是应对灾害的重要指标。

解决方案：基于光诺遇感模型自动提取水域灾害信息并计算面积。

应用价值：提供快速全面的水域生态信息，确定受灾范围，及时提供预防对策。

 

 

疑似污染源排查

 

痛点问题：提供快速全面的水域生态信息，确定受灾范围，及时提供预防对策。

解决方案：多光谱+GIS技术联合筛选疑似污染源，优化监测方式。

应用价值：提高搜查效率与准确度，保障污染源搜查有据可依。

 

岸线环境调查

 

痛点问题：河降生态环境混乱，垃圾堆放、绿化破坏等现象时有发生，整体评估降线生态环境状况是生态保护的重要工作。

解决方案；多光谱遥感监测快速全面获取岸线生态情况，计算缘化面积、统计垃圾堆放点。

应用价值：提供绿化带与垃圾堆放信息，协助岸线绿化规划与环境治理。