助力智慧水務(wù)建設(shè) 水生所非接觸式水體要素多參數(shù)遙測(cè)設(shè)備研發(fā)取得重要進(jìn)展
近日,中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所虞功亮副研究員等基于高光譜成像技術(shù)研發(fā)的“水體要素多參數(shù)遙測(cè)設(shè)備”獲得重要進(jìn)展,在水質(zhì)監(jiān)測(cè)、黑臭水體巡檢、污染口排查、濕地生物多樣性等方面得到廣泛應(yīng)用,助力智慧水務(wù)建設(shè)和河湖長(zhǎng)制智慧增效。
國(guó)內(nèi)水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)長(zhǎng)期缺乏高效的水生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)采集設(shè)備,尤其是同步多參數(shù)采集設(shè)備和科研級(jí)別的數(shù)據(jù)采集設(shè)備長(zhǎng)期依賴進(jìn)口,自主研發(fā)能力薄弱。而這些進(jìn)口的高級(jí)水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備也多為采用吸收光譜和熒光光譜技術(shù)的接觸式點(diǎn)測(cè)量模式,這類設(shè)備在應(yīng)用中需要人工到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)才能使用,或安裝在點(diǎn)式自動(dòng)監(jiān)測(cè)站中。面對(duì)繁重的監(jiān)測(cè)需求時(shí)仍然存在測(cè)定數(shù)據(jù)有限、效率不高、設(shè)備維護(hù)頻繁等諸多不足。
遙感反射率光譜成像技術(shù)被應(yīng)用于衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)水質(zhì)和水環(huán)境,一直是研究熱點(diǎn)。自2010年以來(lái),該研發(fā)團(tuán)隊(duì)在掌握高光譜成像技術(shù)的基礎(chǔ)上,自主研發(fā)了“開(kāi)放式多模型融合算法”, 實(shí)現(xiàn)了水體葉綠素a、藻藍(lán)素、懸浮物、總氮、總磷、透明度、COD、氨氮、溶解有機(jī)物、植被覆蓋度、污染口、黑臭水體等水質(zhì)水生態(tài)多參數(shù)的同步提取和高精度測(cè)量。
2018年開(kāi)始,在中國(guó)科學(xué)院院級(jí)科研儀器設(shè)備研制項(xiàng)目(YJKYYQ20170044)的支持下,聯(lián)合中科院光電研究院明星副研究員團(tuán)隊(duì),研制出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“水體要素多參數(shù)遙測(cè)核心設(shè)備”,通過(guò)多平臺(tái)融合搭建,形成“水生態(tài)水質(zhì)遙測(cè)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)”、“黑臭水體巡查專業(yè)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)”|、“手持式/岸基定點(diǎn)式水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”等系列專用產(chǎn)品。
該產(chǎn)品采用先進(jìn)的光柵分光系統(tǒng)和輕量化設(shè)計(jì),嵌入多模型的計(jì)算電路和可視化界面,具有測(cè)量面廣、參數(shù)多、多參數(shù)同步測(cè)量、數(shù)據(jù)影像合一、非接觸式遙測(cè)、數(shù)據(jù)結(jié)果可視化等優(yōu)點(diǎn)??膳c無(wú)人機(jī)、無(wú)人船等平臺(tái)無(wú)縫融合。尤其是無(wú)人機(jī)系統(tǒng)在河流的污染巡查和水質(zhì)檢測(cè)方面,可在水質(zhì)數(shù)據(jù)和影像采集的同時(shí),完成對(duì)排污口檢查,包括隱藏在水下和草叢中的排污口,采用可視化深度揭示污染物和黑臭水體空間分布與污染程度等信息,為環(huán)保執(zhí)法等提供直接的證據(jù)。
目前,項(xiàng)目組已完成4套不同樣機(jī),授權(quán)計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)1項(xiàng)、申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利2項(xiàng),發(fā)表論文1篇。產(chǎn)品已先后在長(zhǎng)江、黃河、淮河、海河、瀾滄江、珠江、閩江等流域中的一些湖泊河流以及城市水體中得到廣泛測(cè)試和應(yīng)用。在長(zhǎng)江生態(tài)環(huán)境保護(hù)修復(fù)武漢市駐點(diǎn)城市工作中,為武漢市環(huán)保局的污染口排查工作提供快速高效的監(jiān)測(cè)協(xié)助。
核心設(shè)備樣機(jī)——高光譜成像儀
手持式高光譜水質(zhì)多參數(shù)測(cè)定儀
高光譜水質(zhì)水環(huán)境定點(diǎn)監(jiān)測(cè)設(shè)備
水環(huán)境高光譜無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)設(shè)備
相關(guān)軟件著作權(quán)
采用高光譜無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)城市河道主要水質(zhì)的可視化成果
采用高光譜無(wú)人機(jī)排查城市河道排污口的可視化成果
武漢市青山區(qū)北湖污染口排查
