Überwachung der Wasserverschmutzung in den Flüssen Weihe, Jinghe und Bahe in der Provinz Shaanxi

Mit der Urbanisierung und dem Wirtschaftswachstum hat sich die Wasserverschmutzung zu einem Schlüsselfaktor für eine nachhaltige Stadtentwicklung entwickelt. Die Online-Überwachung der Wasserqualität, die sich durch Automatisierung, Flexibilität, Geschwindigkeit, Echtzeit-Erkennung und In-situ-Analyse auszeichnet, ist zu einem wichtigen Bedarf und Entwicklungstrend in der urbanen Wasserqualitätsüberwachung geworden. Hyperspektrale Bildgeber, die kontinuierliche Spektralinformationen von Zielobjekten erfassen können, werden unter anderem in der Umweltüberwachung eingesetzt. Sie sind fortschrittliche Fernerkundungsgeräte mit zunehmend breiter Anwendung in diesem Bereich.

Vorteile der hyperspektralen Überwachung der Wasserverschmutzung

Hyperspektrale Bildgebungssysteme bieten bei der Erkennung von Wasserverschmutzungen in Flüssen und Seen folgende Vorteile:
1. Schnelle Erfassung von großflächigen Wasserqualitätsinformationen: Hyperspektrale Bildgeber können in kurzer Zeit großflächige Wasserqualitätsinformationen erfassen und so die Effizienz und Abdeckung der Wasserqualitätsüberwachung verbessern.
2. Präzise Identifizierung von Schadstoffen: Durch die Erfassung der spektralen Informationen des Zielgewässers kann der Hyperspektral-Imager Schadstoffe im Wasser, wie z. B. Schwermetalle und organische Stoffe, präzise identifizieren und so eine starke Unterstützung für die Diagnose von Wasserverschmutzungsproblemen bieten.
3. Echtzeitüberwachung von Veränderungen der Wasserqualität: Hyperspektrale Bildgeber können Veränderungen der Wasserqualität in Echtzeit überwachen, Probleme der Wasserverschmutzung umgehend erkennen und wichtige Daten für die Frühwarnung vor Wasserverschmutzung und die Reaktion auf Notfälle liefern.

Anwendungsmethoden der hyperspektralen Wasserverschmutzungsüberwachung

1. Datenerfassung und -verarbeitung
   Bei der Erfassung von Wasserverschmutzungen in Flüssen und Seen mithilfe von Hyperspektralkameras ist der erste Schritt die Auswahl geeigneter Datenerfassungsgeräte und -methoden, um genaue und zuverlässige Spektraldaten zu gewährleisten. Anschließend müssen die erfassten Spektraldaten vorverarbeitet werden, beispielsweise durch Rauschentfernung und Spektralkalibrierung, um die Datenqualität und -genauigkeit zu verbessern.
   2. Inversion der Wasserqualitätsparameter
   Durch die Analyse und Invertierung der vorverarbeiteten Spektraldaten lassen sich wichtige Wasserqualitätsparameter wie Chlorophyll-a-Konzentration, Schwebstoffkonzentration und Sichttiefe bestimmen. Diese Wasserqualitätsparameter korrelieren mit der Schadstoffkonzentration im Wasser, und durch deren Überwachung und Analyse kann indirekt auf den Verschmutzungsgrad des Gewässers geschlossen werden.

Anwendungsmethoden der hyperspektralen Wasserverschmutzungsüberwachung

3. Schadstoffidentifizierung und -klassifizierung
   Anhand der vom Hyperspektral-Imager erfassten Spektraldaten lassen sich Schadstoffe in Gewässern weiter identifizieren und klassifizieren. Durch den Vergleich und die Analyse der spektralen Eigenschaften verschiedener Schadstoffe kann eine präzise Identifizierung und Klassifizierung von Schadstoffen in Gewässern erreicht werden, was eine wichtige Grundlage für die Diagnose von Wasserverschmutzungsproblemen bildet.
   4. Bewertung der Wasserverschmutzung und Frühwarnung
   Nach der Identifizierung und Klassifizierung von Schadstoffen in Gewässern kann eine umfassende Bewertung des Verschmutzungsgrades durchgeführt werden. Durch die Kombination der Ergebnisse der Wasserqualitätsparameter-Inversion und der Schadstoffidentifizierung lässt sich ein Bewertungsmodell für die Wasserverschmutzung erstellen, um den Verschmutzungsgrad quantitativ zu erfassen. Gleichzeitig kann auf Basis von Echtzeit-Überwachungsdaten der Wasserqualität und des Verschmutzungsbewertungsmodells ein Frühwarnsystem für Wasserverschmutzung aufgebaut werden, um Verschmutzungsprobleme frühzeitig zu erkennen und entsprechende Gegenmaßnahmen einzuleiten.

Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics CAS Aerospace Science and Technology Group Co.,LTD - Wasserverschmutzungsüberwachung

Das Xi'an Aerospace-Team der Chinesischen Akademie der Wissenschaften nutzte hyperspektrale Fernerkundungstechnologie, um den Verschmutzungsgrad des Weihe-Flusses, des Jinghe-Flusses und des Bahe-Flusses in der Nähe der Kreise Lantian und Jingyang in der Provinz Shaanxi zu überwachen. Die Analyse der Daten zeigt, dass die Wasserqualität in den Einzugsgebieten der Flüsse Weihe, Jinghe und Bahe insgesamt gut ist. Die Wasserqualität des Jinghe ist vergleichsweise besser, während die Trübung in einigen Abschnitten des Bahe relativ hoch ist, der Gesamttrend jedoch positiv. 

Hyperspektrale Bildgebungssysteme bieten heute als fortschrittliche Fernerkundungstechnologie vielfältige Anwendungsmöglichkeiten und einen hohen praktischen Nutzen bei der Erkennung von Wasserverschmutzungen in Flüssen und Seen. Durch die kontinuierliche Optimierung und Verbesserung der zugehörigen Technologien und Methoden werden hyperspektrale Bildgebungssysteme künftig eine noch wichtigere Rolle im Bereich der Gewässerüberwachung und des Gewässerschutzes spielen.