Cuando el monitoreo del polen se combina con la imagen hiperespectral

Cuando llega la primavera, trae consigo hermosas flores y colores vibrantes, pero también algunas molestias y síntomas de alergia. Estos síntomas pueden ser causados ​​por el polen, diminutas partículas compuestas por las células reproductivas masculinas de las plantas que pueden ser dispersadas por el viento, los insectos u otros animales para polinizar otras plantas. El polen está presente en el aire y puede ingresar a nuestras vías respiratorias, afectando potencialmente nuestra salud.

Los indicadores y factores que influyen en la monitorización de la concentración de polen son bastante complejos, e incluyen no solo la concentración de polen, el tamaño de las partículas de polen y la distancia a las fuentes de emisión de polen, sino también la velocidad y dirección del viento local, la duración de la insolación, el tipo e intensidad de las precipitaciones y la estabilidad atmosférica.Esto está relacionado con factores meteorológicos.

El monitoreo tradicional del polen utiliza principalmente Monitoreo manualy Monitorización automática de instrumentosExisten dos métodos principales. Las oficinas meteorológicas utilizan principalmente el monitoreo mediante instrumentos.

En la mayoría de los casos, las mediciones de polen se realizan mediante muestreadores físicos, como dispositivos de varilla giratoria o trampas de esporas tipo Hirst. Estos dispositivos capturan el polen del aire y lo analizan bajo un microscopio para contar los granos de polen individualmente. Si bien este proceso ha sido una práctica habitual durante décadas, su dependencia de la intervención humana limita su precisión y cobertura geográfica.

La gama de especies de polen que abarca es limitada:Debido a que los métodos tradicionales tienen una amplia gama de aplicaciones, los datos sobre los niveles de polen que se obtienen con ellos presentan limitaciones importantes. En muchos casos, las estaciones de monitoreo se centran únicamente en unas pocas especies de polen, lo que genera lagunas en los datos.

 Problemas de distribución geográfica:Las estaciones tradicionales de monitoreo de polen se concentran en áreas específicas, principalmente urbanas, mientras que no existe monitoreo en áreas rurales o suburbanas. Esta distribución limitada resulta en una cobertura geográfica deficiente.

Conteo manual:El recuento manual bajo el microscopio es un proceso tedioso y propenso a errores humanos. Además, depende en gran medida de la disponibilidad de personal cualificado, lo que repercute en los plazos y, por consiguiente, afecta a la fiabilidad y validez de los datos.

Variabilidad del muestreo: La ubicación de los recolectores de polen afecta significativamente las lecturas. Incluso mover el recolector unos pocos metros o cambiar su orientación puede alterar los resultados. En diferentes lugares se utilizan postes o placas de distintos tamaños, lo que influye en la cantidad de granos de polen capturados. Estas variables pueden generar inconsistencias en los datos recopilados en diferentes áreas.

Factores ambientales y tecnológicos:Factores externos (como la lluvia, el viento o el mal funcionamiento de la máquina) pueden interferir en la recopilación de datos. Además, la imprevisibilidad de los fallos de la máquina o los retrasos humanos en la recopilación de datos pueden provocar la pérdida o la inexactitud de los mismos.

Resolución de tiempo inconsistente:El recuento tradicional de polen se realiza normalmente a diario o semanalmente, lo que proporciona poca o ninguna información en tiempo real. En muchos casos, las estaciones de monitoreo no informan recuentos exactos, sino que emiten categorías generales como niveles de polen "bajos", "medios" o "altos", que pueden no ser lo suficientemente detalladas para personas con alergias graves.

Alcance específico del sitio:Los rangos de recuento de polen a veces varían según el lugar y pueden diferir de los estándares nacionales o internacionales, lo que dificulta la comparación de los niveles de polen en diferentes regiones.

Datos puntuales limitados:Cada estación de monitoreo de polen cubre un punto geográfico pequeño y específico. Sin embargo, el polen puede dispersarse a grandes distancias, lo que significa que las mediciones puntuales no pueden tener en cuenta los factores ambientales más amplios que influyen en su dispersión.

Figura 1. Monitoreo de polen en la ciudad de Yulin (Fuente: Oficina Meteorológica de Yulin)

La imagen hiperespectral permite capturar datos espectrales de la luz reflejada en la superficie en múltiples bandas estrechas y continuas, ofreciendo una amplia cobertura y una gran riqueza de información espectral. Permite monitorizar el polen mediante la identificación de granos de polen o señales de vegetación relacionadas con este. 

Figura 2. Curvas espectrales del polen de diferentes árboles.

Las diferentes plantas liberan diferentes tipos de polen durante su período de floración, y estos... Las características de reflectancia espectral de las plantas (como la clorofila, los carotenoides y el contenido de agua) se pueden obtener mediante el análisis de datos hiperespectrales.Los satélites pueden detectar las señales espectrales de la vegetación, combinadas con datos de observación terrestres (como el muestreo de polen). Determinar el tipo de polen y las características espectrales. Relación entre signos。

Además, se puede combinar con Sensores terrestres、 Imágenes satelitales de teledeteccióny Red global de sensores propiosSu funcionalidad le permite obtener datos fiables de múltiples fuentes. A través de... Medición del modelo、 Procesamiento y clasificación AnálisisLa gran cantidad de datos procedentes de diferentes fuentes garantiza la precisión del monitoreo del modelo.

Figura 3. Monitoreo del polen de árboles mediante imágenes satelitales (área de Xi'an).