高光谱成像技术在海洋生态监测中的应用

今天，由莱森小编为大家解答：高光谱成像技术可以应用于海洋生态监测吗？一起来看看：

1高光谱成像作为一种新型的光谱成像技术，在海洋生态监测领域中充分展现了其自身的技术优势。由于高光谱成像光谱仪具有光谱覆盖范围广、分辨率高和波段多、图谱合一等优点，因此已成为海洋总氮、总磷等的有效监测手段。它既可用于海水中高锰酸盐浓度、悬浮泥沙含量、某些污染物和表层水温探测，还可用于海冰、海岸带等地表的探测。

国内海洋遥感应用基础研究主要是一些数学模型的构建。在海洋水质监测应用方面，只有可见光波段的光谱能够观测水下的状况。另外，陆源污染、海水养殖、滩涂等海岸带典型要素的光谱特性研究工作也在开展，研究人员以航空/卫星的高光谱图像为数据源，选取陆源污染、海水养殖、滩涂为监测要素，进行上述要素的光谱波段敏感性研究，获得其探测的最佳波段，并进一步发展准确、快速识别和探测技术。在海洋表面温度测量、海洋表层悬浮泥沙浓度的定性或半定量的观测、海洋动力现象的研究等方面都开展了相应的研究。通过水质遥感监测分析水体反射光谱特征与水质参数浓度之间的关系，建立水质参数的反演算法。这是一种不仅省时省力，而且还可以利用卫星影像进行全面、及时的水质监测的方法。

无人机高光谱影像河流提取方法

无人机高光谱影像不仅包含有河流，还有其他的树木、杂草、土壤、道路、建筑物等，从影像中提取感兴趣的目标物，通常的方法有非监督分类、监督分类、决策树、面向对象分类等，本研究采用监督分类的马氏距离法对拼接好的无人机高光谱影像进行分类，从而提取了两次数据中的海水信息，并对第二次海水进行可见总氧、总磷和高锰酸盐等水质参数的反演。

总氮、总磷和高锰酸盐的反演

水体中总氮、总磷和高锰酸盐含量是衡量水质的重要指标。常规氮磷和高锰酸盐的测量方法需要长时间的高温、高压消解，且消解的温度、时间和试剂对测定的结果均有较大的影响，整个操作烦琐、费时和耗力；因此本研究试图利用高光谱遥感技术，通过对水体中氮、磷和高锰酸盐光谱的测定，探索水体氮、磷和高锰酸盐与反射光谱特征的关系，建立氮、磷浓度和高锰酸盐的反演模型，为湖泊、水库和河流等大型内陆水体氮磷及高锰酸盐遥感定量监测提供理论依据。目前的一些研究仅根据总氮、总磷、高锰酸盐与海水水质之间具有的密切相关关系，建立总氮、总磷和高锰酸盐的遥感信息模型。

以第二次无人机飞行数据为例，利用机载高光谱影像反演海水的总磷浓度、总氮和高锰酸盐浓度的分布图。

 

 

结论与讨论

本文以中国某段海面作为研究对象，利用无人机搭载高光谱成像仪获取的海面光谱图像信息，采用拼接软件对获取的影像进行拼接以得到一段完整的海面及海滩的高光谱影像数据；基于海水的固有特性，提取了两次无人机高光谱数据中的海水信息；进而根据现有报道的地面尺度研究海洋、湖泊富营养以及水污染的高光谱数据模型，选择了稳定性较好的经典模型，对两段海面进行富营养（总氮、总磷和高锰酸盐）的反演研究。结合现场调研以及高光谱影像反演效果来看，本实验可以很好地反映出海面的富营养和受污染程度。该研究为水利、水电部门和环保部门提供了一种监测海水富营养及受污染的分布情况的有效方法，为相关技术人员判断污染源以及寻找水体富营养的原因提供了有效的技术手段。

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审核编辑：符乾江