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仪表网 研发快讯】河流、河口、近海水环境变化迅速，遥感是其高效监测的必要手段。近日，中国科学院烟台海岸带研究所邢前国研究团队提出了一种结合卫星遥感、无人机遥感和地面高光谱无线自动监测的光学综合遥感监测网络(图1)，为从上游到渤海的整个黄河流域水沙与渤海水环境的监测和灾害防控提供技术支撑。研究基于宁夏清水河流域上游泥沙源区的地面原位高光谱站、汛期前中游小浪底水库水沙过程的卫星遥感以及下游黄河口监测，论证了空-天-地一体化遥感监测技术的新颖性和有效性。
图1 黄河流域水沙综合遥感监测网络
研究通过高光谱反射率数据实时监测宁夏清水河流域王团站的含沙量，发现这种非接触式高光谱实时反演获得的含沙量与离散现场人工采样获得的同步测量含沙量一致(图2)；基于高分辨率卫星遥感图像，清晰捕捉到2023年洪水前调水调沙期间小浪底水库和黄河口的水沙响应变化(图3)，现场光谱站与卫星遥感均捕捉到悬浮泥沙浓度每升几毫克到每升数百克的高动态变化。
图2 上游清水河流域团高光谱站的悬浮泥沙浓度时间序列(红圈为手工监测结果)
图3 2023年洪水前黄河调水调沙期间小浪底水库和黄河口的悬浮泥沙浓度
研究开发了面向消费级无人机采集的RGB影像数字量化值(digital number,DN)到能量值(E值)的相机响应函数(camera response function,CRF)构建技术，实现了无人机视频与照片在水生态环境与灾害定量监测中的应用，并在黄渤海山东半岛近海孔石莼、刚毛藻、漂浮浒苔等定量监测中得到验证(图4)。
图4 基于无人机图像DN值与E值计算的漂浮藻信号差异
(a)无人机RGB影像;(b)状态1至状态3的POM；(c)和(d)分别为基于DN值和E值计算的漂浮浒苔(Ulva prolifera)
相关研究成果发表于《Sensors》《IEEE J-STARS》期刊上。该项工作得到了中国科学院烟台海岸带研究所前沿部署项目(No.YICE351030601)、山东省重点研发计划项目(No.2022CXPT019)、中国科学院仪器研制项目(No.YJKYYQ20170048)、国家自然科学基金项目(No.42076188，No.42476175)及山东省中央财政引导资金等支持。
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