高光譜低空遙感技術(shù)通過(guò)搭載無(wú)人機(jī)/輕型飛機(jī)平臺(tái)，獲取納米級(jí)連續(xù)光譜數(shù)據(jù)（通常涵蓋400~1700 nm），結(jié)合空間分辨率優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水體參數(shù)的精細(xì)化反演。其核心優(yōu)勢(shì)在于：

光譜診斷能力：捕捉水體中泥沙、葉綠素、污染物等物質(zhì)的特征吸收/反射峰；

動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)靈活性：低空平臺(tái)適用于小范圍水域、突發(fā)污染事件的快速響應(yīng)；

多參數(shù)同步解析：?jiǎn)未物w行可同步獲取水深、濁度、污染物類(lèi)型等綜合信息。

高光譜低空遙感相機(jī)：

SKY-W417機(jī)載高光譜系統(tǒng)（400-1700nm無(wú)間斷光譜覆蓋）

·無(wú)人機(jī)推掃成像，非懸停掃描，作業(yè)效率高。

·支持最高100fps幀率，采集效率更高。

·突破傳統(tǒng)400-1000nm+900-1700nm分段模式，實(shí)現(xiàn)400-1700nm無(wú)間斷光譜覆蓋，消除光譜拼接誤差，研究效率提升50%。

核心應(yīng)用方向及案例

1.水體泥沙含量反演

原理：泥沙增加導(dǎo)致水體反射率顯著提升（尤其在1550~1850 nm、1350~1380 nm波段）。

模型構(gòu)建（以黃土高原土壤為例）：

腐殖土/黑壚土在1704 nm波段反射率與泥沙含量呈線(xiàn)性強(qiáng)相關(guān)（R2>0.99）；

需在泥沙沉淀前采集數(shù)據(jù)（波長(zhǎng)>700 nm反射率隨沉淀時(shí)間快速衰減）。

低空優(yōu)勢(shì)：無(wú)人機(jī)可貼近湍急水流表面采樣，規(guī)避沉淀干擾。

2.水深遙感探測(cè)

敏感波段：368~831 nm（穿透性強(qiáng)），尤以433 nm最佳。

模型精度：指數(shù)回歸模型預(yù)測(cè)水深誤差均值僅0.209 cm（圖3）。

適用場(chǎng)景：淺水河流、湖泊岸帶測(cè)繪，輔助水下地形重建。

3.污染物類(lèi)型與強(qiáng)度識(shí)別

污染標(biāo)志物光譜特征：

生活污水：400~1100 nm反射率整體抬升，曲線(xiàn)形態(tài)異于凈水；

藻類(lèi)富集：712 nm/806 nm處出現(xiàn)反射峰（葉綠素a及藻青蛋白響應(yīng)）；

油類(lèi)污染：在紅外波段形成特異性吸收谷。

定量模型（以西安護(hù)城河為例）：

BOD?：基于737 nm/528 nm波段比值建立指數(shù)模型（R=0.826）；

COD：基于728 nm/523 nm波段比值建模（R=0.939）。

4.污染源動(dòng)態(tài)追蹤（陜西靖邊蘆河案例）

低空遙感流程：
① 高光譜成像 → ② 導(dǎo)數(shù)運(yùn)算增強(qiáng)污染區(qū)對(duì)比 → ③ 結(jié)合GPS點(diǎn)位光譜實(shí)測(cè)驗(yàn)證。

成果：

重污染水體（灰黑色藻類(lèi)+泡沫）反射率較凈水高2~3倍；

成功定位排污口（9號(hào)點(diǎn)）及污染擴(kuò)散路徑（→8號(hào)/10號(hào)點(diǎn)）。

應(yīng)用前景

高光譜低空遙感技術(shù)正逐步成為水環(huán)境精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)的“天空之眼”。隨著傳感器小型化、算法智能化及空域管理規(guī)范化，其在流域綜合治理、智慧水務(wù)等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力將進(jìn)一步釋放，為“水清岸綠”的生態(tài)目標(biāo)提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。中達(dá)瑞和作為國(guó)內(nèi)高光譜成像系統(tǒng)的領(lǐng)航者，自2005年成立以來(lái)，已經(jīng)深耕20余年，多款光譜成像相機(jī)受到科研院校的青睞和應(yīng)用，幫助許多學(xué)者科研人員用于論文研究和案例研究。

參考文獻(xiàn)：
[1] 高光譜遙感技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究.萬(wàn)余慶 ，張鳳麗，閆永忠
[2] 王健等. 無(wú)人機(jī)高光譜在太湖藍(lán)藻監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2021.
[3] 李琳琳. 深度學(xué)習(xí)在高光譜水質(zhì)反演中的突破. 遙感學(xué)報(bào), 2023.

審核編輯 黃宇