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基于光譜成像的海洋溢油監(jiān)測應(yīng)用與研究

閱讀:1260        發(fā)布時間:2022-5-26

基于光譜成像的海洋溢油監(jiān)測應(yīng)用與研究

溢油污染是最常見的海洋污染之一,如海上作業(yè)船只、輸油管道等造成的油污泄漏,給近海水域生態(tài)環(huán)境和沿岸居民生活健康帶來了惡劣影響。如何高效、及時發(fā)現(xiàn)溢油情況,防微杜漸,是目前保障海洋生態(tài)環(huán)境亟待解決的重要問題之一。傳統(tǒng)方法是通過人工目測或船巡方式來檢測海面有無溢油情況,但其手段單一,效率也較低。

本案例主要通過模擬海面溢油,采用無人機結(jié)合光譜相機的方式,在100米左右不同高度下進行現(xiàn)場實測。

機載光譜采集分析設(shè)備

機載高清光譜相機由深圳市中達瑞和科技有限公司自主研發(fā)和生產(chǎn)制造,可快速、精準(zhǔn)、大面積獲取光譜信息。該產(chǎn)品覆蓋400-1000nm波段光譜范圍,可并行采集7個光譜通道的圖像數(shù)據(jù)和1個可見光通道圖像,實時圖傳,實時查看計算結(jié)果,針對異常狀況可快速做出針對性決策。 

 

 

 數(shù)據(jù)分析與模型匹配

通過光譜相機搭載無人機,對存在溢油區(qū)域的海面進行光譜數(shù)據(jù)采集和分析。

 

 取不同高度下采集的光譜數(shù)據(jù),對溢油、海水及海中物體(石塊)進行光譜分析,其光譜曲線如下圖:

 

從如上光譜曲線圖中看出,將不同時間與高度下采集的光譜數(shù)據(jù),進行歸一化技術(shù)處理后,不同物質(zhì)光譜曲線各有特點,且具有自身一致性,如不同時間采集的溢油光譜具有明顯相同的曲線趨勢,驗證溢油是可被識別的。

基于溢油和背景水體(海水)兩者的光譜特征差異,通過對獲取的光譜數(shù)據(jù)進行光譜標(biāo)注、算法計算和模型匹配處理后,海面溢油區(qū)域可清晰辨別,同時可上報溢油坐標(biāo)位置,通過坐標(biāo)位置,可進一步計算出溢油面積,如下圖。

 

根據(jù)本案例結(jié)果表明,基于機載光譜成像技術(shù),溢油與海水在光譜成像技術(shù)下可被明顯識別與區(qū)分,輔助相關(guān)部門做出快速響應(yīng),降低溢油污染對環(huán)境的影響,減少經(jīng)濟損失,降低人工成本。

 





 

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