1. 소개
이 논문은 초 분광 원격 감지 기술을 사용하여 특정 영역에 대한 자세한 분석을 수행하여 지표 수질의 환경 특성을 나타냅니다. 연구 배경은 환경 모니터링, 자원 조사 및 생태 평가에서 초 분광 기술의 광범위한 적용을 기반으로합니다. 이 연구는 현재의 연구 격차를 메우고 지역 지속 가능한 개발을위한 과학적 기초를 제공하는 것을 목표로합니다.
2. 데이터 수집 및 전처리
데이터는 CAIPU 기술의 FS-60 Hyperspectral 이미징 플랫폼에서 비롯됩니다. 스펙트럼 밴드는 400-1000Nm을 포함하고 스펙트럼 범위는 가시 광선에서 짧은 파브 적외선을 덮습니다. 데이터는 2024 년 5 월에 수집되어 계절, 날씨 및 기타 요인의 스펙트럼 특성에 대한 영향을 고려하여 수집되었습니다. 전처리 단계에는 방사선 보정, 기하학적 보정, 대기 보정 및 소음 제거가 포함됩니다. 또한, 후속 분석 프로세스를 단순화하기 위해 밴드 선택 및 데이터 차원 감소도 수행됩니다.
3. 분석 방법
이 연구는 색 스펙트럼 Figspec Studio 수질 분석 모델을 사용하여 칼륨 과망간산염 (CODMN), 암모니아 질소 (NH3-H), 용존 산소 (DO), 총 질소 (TN), 총 인산 인 (TP ) 및 엽록소 A. 감독 된 클러스터링, 감독되지 않은 클러스터링 및 기타 인덱스 계산은 분류 결과의 정확성과 안정성을 보장하기 위해 사용됩니다. 동시에, 상이한 물체 또는 샘플의 스펙트럼 곡선 특성은 스펙트럼 기능 추출 기술을 사용하여 분석하여 물리적 또는 화학적 특성을 나타냅니다.
4. 데이터 분석
(초기 사격장 이미지)
(수역의 감독 클러스터링 추출)
칼륨 과망간산산염 분석 (색상 비중이 클수록 상대적 값이 높을수록이 물 영역 에서이 지수 함량이 매우 작습니다.
암모니아 질소 분석 (색 비율이 클수록 상대 값이 높을수록 상대 값이 높음) 수역의 가장자리와 외부의 작은 강은 함량이 높습니다.
용존 산소 분석 (색 비율이 클수록 상대 값이 높을수록 상대 값이 높음), 수체의 가장자리, 외부 작은 강 수로는 내 함량이 높고 오른쪽의 빨간색 영역은 더 높습니다.
질소 분석 (색 비율이 클수록 상대적 값이 높을수록 상대 값이 높음), 외부 작은 강 수로는 함량이 높고 오른쪽 영역은 녹색 함량이 낮습니다.
인 분석 (색 비율이 클수록 상대 값이 높을수록 상대 값이 높음) 수역의 가장자리와 외부의 작은 강은 함량이 높습니다.
엽록소 A 분석 (색 비율이 클수록 상대 값이 높을수록 상대 값이 높아짐) 수역의 가장자리와 외부의 작은 강은 함량이 높습니다.
V. 결과 및 토론
수질 모니터링에서 초 분광 기술의 장점
1. Hyperspectral 카메라는 고해상도, 다중 대역 및 비접촉의 장점이 있으며 넓은 지역에서 수질 데이터를 빠르게 얻을 수 있습니다.
2. 여러 수질 매개 변수를 동시에 모니터링하여 모니터링 효율성과 정확도를 향상시킬 수 있습니다.
3. 실시간 모니터링 및 동적 추적을 달성하여 수질 관리에 대한 적시 정보 지원을 제공 할 수 있습니다.
기존의 문제와 도전
1. 초 분광 데이터의 처리 및 분석에는 전문 소프트웨어 및 기술이 필요하며 운영자에 대한 요구 사항이 높습니다.
2. 수역의 환경 적 요인 (예 : 빛, 수심, 수온 등)은 스펙트럼 데이터에 영향을 미치며 효과적인 교정 및 보상이 필요합니다.
3. Hyperspectral 기술은 여전히 특정 수질 매개 변수 (예 : 중금속 함량 등)를 감지하는 데 특정 제한 사항이 있습니다.
미래의 개발 방향
1. 초 분광 기술의 탐지 정확도와 안정성을 더욱 향상시키고보다 지능적인 데이터 처리 및 분석 소프트웨어를 개발하십시오.
2. 다른 모니터링 기술 (예 : 센서 기술, 위성 원격 감지 등)과 결합하여 다중 소스 데이터 퓨전을 달성하고 수질 모니터링의 포괄적 성과 정확성을 향상시킵니다.
3. 수질에서 초 분광 기술의 적용을 강화하여 환경 보호 및 생태 보안에 대한 강력한 보장을 제공하기 위해 조기 경고 및 비상 모니터링을 강화하십시오.
