【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)測的必要手段。近日，中國科學院煙臺海岸帶研究所邢前國研究團隊提出了一種結(jié)合衛(wèi)星遙感、無人機遙感和地面高光譜無線自動監(jiān)測的光學綜合遙感監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)(圖1)，為從上游到渤海的整個黃河流域水沙與渤海水環(huán)境的監(jiān)測和災(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水沙過程的衛(wèi)星遙感以及下游黃河口監(jiān)測，論證了空-天-地一體化遙感監(jiān)測技術(shù)的新穎性和有效性。
 

圖1 黃河流域水沙綜合遙感監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)
 

　　研究通過高光譜反射率數(shù)據(jù)實時監(jiān)測寧夏清水河流域王團站的含沙量，發(fā)現(xiàn)這種非接觸式高光譜實時反演獲得的含沙量與離散現(xiàn)場人工采樣獲得的同步測量含沙量一致(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)沙期間小浪底水庫和黃河口的水沙響應(yīng)變化(圖3)，現(xiàn)場光譜站與衛(wèi)星遙感均捕捉到懸浮泥沙濃度每升幾毫克到每升數(shù)百克的高動態(tài)變化。
 

圖2 上游清水河流域團高光譜站的懸浮泥沙濃度時間序列(紅圈為手工監(jiān)測結(jié)果)
 

圖3 2023年洪水前黃河調(diào)水調(diào)沙期間小浪底水庫和黃河口的懸浮泥沙濃度
 

　　研究開發(fā)了面向消費級無人機采集的RGB影像數(shù)字量化值(digital number,DN)到能量值(E值)的相機響應(yīng)函數(shù)(camera response function,CRF)構(gòu)建技術(shù)，實現(xiàn)了無人機視頻與照片在水生態(tài)環(huán)境與災(zāi)害定量監(jiān)測中的應(yīng)用，并在黃渤海山東半島近?？资?、剛毛藻、漂浮滸苔等定量監(jiān)測中得到驗證(圖4)。
 

圖4 基于無人機圖像DN值與E值計算的漂浮藻信號差異
 

　　(a)無人機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。該項工作得到了中國科學院煙臺海岸帶研究所前沿部署項目(No.YICE351030601)、山東省重點研發(fā)計劃項目(No.2022CXPT019)、中國科學院儀器研制項目(No.YJKYYQ20170048)、國家自然科學基金項目(No.42076188，No.42476175)及山東省中央財政引導資金等支持。