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水生所非接觸式水體要素多參數遙測設備研發取得進展

2019-04-18     來源:中國科學院

  近日,中國科學院水生生物研究所副研究員虞功亮等基于高光譜成像技術研發的“水體要素多參數遙測設備”獲得新進展,在水質監測、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用,助力智慧水務建設和河湖長制智慧增效。

  國內水生態環境監測長期缺乏高效的水生態環境數據采集設備,尤其是同步多參數采集設備和科研級別的數據采集設備長期依賴進口,自主研發能力薄弱。而這些進口的高級水質監測設備也多為采用吸收光譜和熒光光譜技術的接觸式點測量模式,這類設備在應用中需要人工到達現場才能使用,或安裝在點式自動監測站中。面對繁重的監測需求時仍然存在測定數據有限、效率不高、設備維護頻繁等諸多不足。

  遙感反射率光譜成像技術被應用于衛星遙感監測水質和水環境,一直是研究熱點。自2010年以來,該研發團隊在掌握高光譜成像技術的基礎上,自主研發了開放式多模型融合算法實現了水體葉綠素a、藻藍素、懸浮物、總氮、總磷、透明度、COD、氨氮、溶解有機物、植被覆蓋度、污染口、黑臭水體等水質水生態多參數的同步提取和高精度測量。

  2018年開始,在中科院院級科研儀器設備研制項目(YJKYYQ20170044)的支持下,聯合中科院光電研究院副研究員明星團隊,研制出了具有自主知識產權的水體要素多參數遙測核心設備,通過多平臺融合搭建,形成水生態水質遙測無人機系統黑臭水體巡查專業無人機系統手持式/岸基定點式水質監測系統等系列專用產品。

  該產品采用先進的光柵分光系統和輕量化設計,嵌入多模型的計算電路和可視化界面,具有測量面廣、參數多、多參數同步測量、數據影像合一、非接觸式遙測、數據結果可視化等優點。可與無人機、無人船等平臺無縫融合。尤其是無人機系統在河流的污染巡查和水質檢測方面,可在水質數據和影像采集的同時,完成對排污口檢查,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,為環保執法等提供直接的證據。

  目前,項目組已完成4套不同樣機,授權計算機軟件著作權1項、申請國家發明專利2項,發表論文1篇。產品已先后在長江、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試和應用。在長江生態環境保護修復武漢市駐點城市工作中,為武漢市環保局的污染口排查工作提供快速高效的監測協助。

 

核心設備樣機——高光譜成像儀 

 

手持式高光譜水質多參數測定儀 

 

高光譜水質水環境定點監測設備 

 

水環境高光譜無人機監測設備 

 

采用高光譜無人機監測城市河道主要水質的可視化成果 

 

采用高光譜無人機排查城市河道排污口的可視化成果 

 

武漢市青山區北湖污染口排查 

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文章關鍵字: 水體  要素  進展

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