Caméra hyperspectrale embarquéeL'identification précise et l'analyse dynamique d'éléments tels que la végétation, les plans d'eau, les sols, etc., dans la surveillance de l'environnement écologique sont réalisées grâce à l'intégration de technologies d'imagerie hyperspectrale avec des plates - formes de drones, fournissant une base scientifique pour la conservation écologique et la gouvernance environnementale. Ses principales orientations pratiques et ses résultats sont les suivants:

I. principaux domaines de surveillance et efficacité pratique

1. Surveillance écologique de la végétation

- scénarios d'application: évaluation de la santé des forêts, surveillance de la croissance des cultures agricoles, analyse de la dégradation des prairies.

- avantages techniques: grâce à la réflectivité spectrale dans la bande 400 - 1000 nm, il est possible de distinguer les pixels végétaux des pixels non végétaux, en combinaison avec l'indice de végétation normalisé (NDVI) pour calculer la couverture végétale (FVC). Par exemple, dans la surveillance du blé à Yangzhou, dans le Jiangsu, la précision de la cvf extraite sur la base de l'algorithme de K - moyenne du pic de densité (dpk - means) a atteint r² = 0,93 avec une distribution d'erreurs concentrée, nettement supérieure à la dichotomie pixel traditionnelle.

- cas pratique: l'Académie chinoise des sciences agricoles utilise des caméras hyperspectrales pour surveiller le potentiel long du blé, inverser la teneur en azote et en phosphore, guider la fertilisation de précision et augmenter le rendement.

2. Surveillance environnementale des masses d’eau

- scénarios d'application: traçabilité de la pollution de la qualité de l'eau des lacs fluviaux, évaluation de l'eutrophisation, surveillance de la prolifération d'algues.

- avantages techniques: les concentrations de paramètres tels que l'azote total (TN), le phosphore total (tp), la chlorophylle a (CHL - a), les matières en suspension (TSS) peuvent être inversées en temps réel. Par exemple, 曜yu aviation dans l'inspection des cours d'eau côtiers du Jiangsu, à l'aide d'un drone transportant une caméra hyperspectrale, 4 sorties pour compléter 20 km de balayage des eaux, 2 heures pour générer une carte de distribution du phosphore total et de l'azote total, briser le goulot d'étranglement traditionnel de l'efficacité d'échantillonnage.

- cas pratique: le système specvision développé par Wuxi Spectrum horizon permet une surveillance en temps réel de la pollution des rivières et des lacs et une localisation précise des égouts, un vol de 5 km en 1 heure et un rapport.

3. Surveillance des sols et de la géologie

- scénarios d'application: évaluation de l'érosion des sols, exploration des ressources minérales, détection de la pollution dans les zones industrielles.

- avantages techniques: identification par caractérisation spectrale du type de sol, de la teneur en matière organique et de la pollution par les métaux lourds. Par exemple, dans une étude de classification des mangroves, combinée à des données hyperspectrales et à des informations d’élévation DSM, la précision de classification de l’algorithme knn vs SVM a été augmentée à 88,66% (Kappa = 0871).

- cas pratique: l'Institut de technologie de Karlsruhe, en Allemagne, utilise des techniques hyperspectrales pour inverser le coefficient d'absorption total des masses d'eau, établir des modèles empiriques avec une précision d'inversion élevée.

Deux,Caméra hyperspectrale embarquéeAvantage technologique et innovation

1. Haute résolution spectrale et couverture multibande

- couvre la bande visible - proche infrarouge 400 - 1000nm avec la résolution spectrale la plus étroite jusqu'à 1,3nm pour capturer les différences microscopiques fines. Par exemple, l'imageur hyperspectral q185 permet une imagerie synchrone dans la bande 450 - 950 nm en 0,1 MS, ce qui convient aux études de polarisation de surface marine.

2. Temps réel et flexibilité

- la plate - forme de drone peut choisir le temps de vol et l'itinéraire à la demande, s'adaptant aux scénarios complexes tels que les plans d'eau intérieurs, les baies et autres. Par exemple, le drone daijiang m350 est équipé d'une caméra hyperspectrale et vole à une altitude de 50 à 200 mètres, couvrant une zone de 1,5 km2 en une seule sortie.

3. Intelligence du traitement des données

- combinez des algorithmes de machine learning tels que SVM, dpk - means avec des logiciels professionnels tels que photospec pro pour l'assemblage automatique des données, l'inversion des paramètres et la génération de rapports. Par exemple, le système d'horizon Spectral prend en charge les opérations « en un clic», où le seuil zéro génère des rapports d'analyse de la qualité de l'eau.

Iii. Analyse de cas typiques

1. Surveillance de la prolifération des algues Taihu

- voie technique: acquisition de données spectrales sur les masses d'eau en efflorescence par la caméra hyperspectrale s185, analyse de la concentration de chlorophylle a par rapport à la variation du coefficient d'absorption, établissement d'un modèle d'inversion du coefficient d'absorption total.

- résultats pratiques: mise en évidence d'une contribution accrue de l'absorption du phytoplancton en cas d'éclosion de floraison d'algues et de l'impact des variations du rapport de la bande bleu - Vert sur la distribution de la réflectivité par télédétection, fournissant une base pour la gouvernance de l'eutrophisation.

2. Classification des espèces de mangroves

- voie technique: combinaison des algorithmes de sélection de longueurs d'onde caractéristiques cart et CFS pour classifier les mangroves de l'île de Qi Ao à Zhuhai, Province du Guangdong, à l'aide de classificateurs knn et SVM.

- résultats pratiques: précision taxonomique de 82,39% (Kappa = 0801), augmentée à 88,66% (Kappa = 0871) en combinaison avec les données DSM, validant l’efficacité de la fusion de données multisources.

Iv. Orientations futures du développement

1. Résolution plus élevée et imagerie plus rapide

- Développer la technologie d'imagerie spectrale compressée à exposition unique pour réaliser l'imagerie spectrale continue à haute vitesse à fréquence d'images vidéo (20 FPS) et améliorer les capacités de surveillance dynamique.

2. Convergence Multi - technique

- fusion profonde avec l'intelligence artificielle et le Big Data pour améliorer le niveau d'intelligence du traitement des données. Par exemple, l'optimisation des modèles d'inversion des paramètres de la qualité de l'eau par des algorithmes d'apprentissage en profondeur réduit les interventions humaines.

3. Extension de scène d'application

- s'étendre à des domaines tels que la surveillance de l'environnement urbain (par exemple, l'analyse de l'effet d'îlot de chaleur), la détection industrielle (par exemple, la détection des défauts de surface des plaquettes de sic) et d'autres domaines pour promouvoir le développement diversifié de l'économie à basse altitude.