Quand la surveillance pollinique rencontre l'imagerie hyperspectrale

Au printemps, les fleurs se parent de couleurs éclatantes, mais l'air s'illumine aussi de quelques désagréments et symptômes d'allergies. Ces symptômes peuvent être causés par le pollen, ces minuscules particules issues des cellules reproductrices mâles des plantes, dispersées par le vent, les insectes ou d'autres animaux pour polliniser d'autres plantes. Le pollen est présent dans l'air et peut pénétrer dans nos voies respiratoires, affectant potentiellement notre santé.

Les indicateurs et facteurs influençant la surveillance de la concentration de pollen sont assez complexes et impliquent non seulement la concentration de pollen, la taille des particules de pollen et la distance par rapport aux sources d'émission de pollen, mais aussi la vitesse et la direction du vent local, la durée d'ensoleillement, le type et l'intensité des précipitations et la stabilité atmosphérique.Cela est lié à des facteurs météorologiques.

La surveillance traditionnelle du pollen utilise principalement surveillance manuelleet Surveillance automatique des instrumentsIl existe deux méthodes principales. Les services météorologiques utilisent principalement la surveillance instrumentale.

Dans la plupart des laboratoires, les mesures polliniques sont effectuées à l'aide d'échantillonneurs physiques, tels que des dispositifs à tige rotative ou des pièges à spores de type Hirst. Ces appareils capturent le pollen présent dans l'air, puis l'analysent au microscope pour compter les grains de pollen. Bien que ce procédé soit une pratique courante depuis des décennies, sa dépendance à l'intervention humaine en limite la précision et la couverture géographique.

La gamme d'espèces polliniques couvertes est limitée :Les méthodes traditionnelles, ayant un large éventail d'applications, présentent des limites importantes quant aux données sur les niveaux de pollen qu'elles fournissent. Souvent, les stations de surveillance ne se concentrent que sur quelques espèces de pollen, ce qui engendre des lacunes dans les données.

 Problèmes de répartition géographique :Les stations de surveillance pollinique traditionnelles sont concentrées dans des zones spécifiques, principalement urbaines, tandis qu'aucune surveillance n'est effectuée dans les zones rurales ou périurbaines. Cette répartition limitée entraîne une faible couverture géographique.

Comptage manuel :Le comptage manuel au microscope est un processus fastidieux et sujet aux erreurs humaines. De plus, il dépend fortement de la disponibilité de personnel qualifié, ce qui influe sur les délais et, par conséquent, sur la fiabilité et la validité des données.

Variabilité de l'échantillonnage : L'emplacement des collecteurs de pollen influe considérablement sur les mesures. Un simple déplacement de quelques mètres ou un changement d'orientation peut modifier les résultats. Différents sites utilisent des supports ou des plaques de tailles différentes, ce qui influe sur le nombre de grains de pollen recueillis. Ces variables peuvent engendrer des incohérences dans les données collectées dans différentes zones.

Facteurs environnementaux et technologiques :Des facteurs externes (tels que la pluie, le vent ou un dysfonctionnement de la machine) peuvent perturber la collecte de données. De plus, l'imprévisibilité des dysfonctionnements de la machine ou les retards humains dans la collecte des données peuvent entraîner des pertes de données ou des inexactitudes.

Résolution temporelle incohérente :Le comptage pollinique traditionnel est généralement effectué quotidiennement ou hebdomadairement, fournissant peu ou pas d'informations en temps réel. Dans de nombreux cas, les stations de surveillance ne communiquent pas de chiffres précis, mais plutôt des catégories générales telles que « faible », « moyen » ou « élevé » en termes de niveau de pollen, ce qui peut s'avérer insuffisant pour les personnes souffrant d'allergies sévères.

Portée spécifique au site :Les concentrations de pollen varient parfois d'un site à l'autre et peuvent différer des normes nationales ou internationales, ce qui rend difficile la comparaison des niveaux de pollen dans différentes régions.

Données ponctuelles limitées :Chaque station de surveillance pollinique couvre un point géographique précis. Cependant, le pollen peut se disperser sur de longues distances, ce qui signifie que les mesures ponctuelles ne permettent pas de prendre en compte l'ensemble des facteurs environnementaux qui influencent sa dispersion.

Figure 1. Suivi pollinique dans la ville de Yulin (Source : Bureau météorologique de Yulin)

L'imagerie hyperspectrale permet de capturer les données spectrales de la lumière réfléchie par la surface dans de multiples bandes étroites et continues. Elle offre une large couverture et une grande richesse d'informations spectrales. Elle permet de surveiller le pollen en identifiant les grains de pollen ou les signaux de végétation qui y sont associés. 

Figure 2. Courbes spectrales du pollen de différents arbres.

Différentes plantes libèrent différents types de pollen pendant leur période de floraison, et ces... Les caractéristiques de réflectance spectrale des plantes (telles que la chlorophylle, les caroténoïdes et la teneur en eau) peuvent être obtenues grâce à l'analyse de données hyperspectrales.Les satellites peuvent détecter les signaux spectraux de la végétation, combinés à des données d'observation au sol (telles que l'échantillonnage du pollen). Déterminer le type de pollen et ses caractéristiques spectrales Relation entre les signes。

De plus, il peut être combiné avec Capteurs au sol、 images de satellites de télédétectionet réseau mondial de capteurs propriétairesSa fonctionnalité lui permet d'obtenir des données fiables provenant de sources multiples. Grâce à... Mesure du modèle、 Traitement et tri AnalyseL'abondance des données provenant de différentes sources garantit la précision du suivi du modèle.

Figure 3. Surveillance du pollen des arbres à l'aide d'images satellites (région de Xi'an)