Ketika pemantauan serbuk sari bertemu dengan pencitraan hiperspektral

Saat musim semi tiba, ia membawa bunga-bunga indah dan warna-warna cerah, tetapi juga beberapa ketidaknyamanan dan gejala alergi. Gejala-gejala ini mungkin disebabkan oleh serbuk sari, partikel kecil yang terdiri dari sel reproduksi jantan tumbuhan yang dapat disebar oleh angin, serangga, atau hewan lain untuk menyerbuki tumbuhan lain. Serbuk sari ada di udara dan dapat masuk ke saluran pernapasan kita, berpotensi memengaruhi kesehatan kita.

Indikator pemantauan konsentrasi serbuk sari dan faktor-faktor yang memengaruhinya cukup kompleks, tidak hanya melibatkan konsentrasi serbuk sari, ukuran partikel serbuk sari, dan jarak dari sumber emisi serbuk sari, tetapi juga kecepatan angin lokal, arah angin, durasi sinar matahari, jenis dan intensitas curah hujan, serta stabilitas atmosfer.Hal ini berkaitan dengan faktor meteorologi.

Pemantauan serbuk sari tradisional terutama menggunakan Pemantauan manualDan Pemantauan instrumen otomatisAda dua metode utama. Biro meteorologi sebagian besar menggunakan pemantauan instrumen.

Dalam sebagian besar praktik, pengukuran serbuk sari dilakukan menggunakan alat pengambil sampel fisik, seperti perangkat batang berputar atau perangkap spora massal tipe Hirst. Perangkat ini menangkap serbuk sari dari udara dan kemudian menganalisisnya di bawah mikroskop untuk menghitung butiran serbuk sari satu per satu. Meskipun proses ini telah menjadi praktik standar selama beberapa dekade, ketergantungannya pada intervensi manusia membatasi akurasi dan cakupan geografisnya.

Rentang spesies serbuk sari yang tercakup terbatas:Karena metode tradisional memiliki berbagai macam aplikasi, data tingkat serbuk sari yang diukur menggunakan metode ini memiliki keterbatasan yang signifikan. Dalam banyak kasus, stasiun pemantauan hanya fokus pada beberapa spesies serbuk sari, sehingga mengakibatkan kesenjangan data.

 Masalah distribusi geografis:Stasiun pemantauan serbuk sari tradisional terkonsentrasi di area-area tertentu, terutama daerah perkotaan, sementara tidak ada pemantauan di daerah pedesaan atau pinggiran kota. Distribusi yang terbatas ini mengakibatkan cakupan geografis yang buruk.

Penghitungan manual:Penghitungan manual di bawah mikroskop adalah proses yang melelahkan dan rentan terhadap kesalahan manusia. Selain itu, proses ini sangat bergantung pada ketersediaan personel yang terampil, yang berdampak pada tenggat waktu dan akibatnya memengaruhi keandalan dan validitas data.

Variabilitas pengambilan sampel: Penempatan pengumpul serbuk sari sangat memengaruhi hasil pengukuran. Bahkan memindahkan pengumpul beberapa meter atau mengubah orientasinya dapat mengubah hasilnya. Lokasi yang berbeda menggunakan tiang atau pelat dengan ukuran yang berbeda, yang memengaruhi jumlah butir serbuk sari yang tertangkap. Variabel-variabel ini dapat menyebabkan ketidakkonsistenan data yang dikumpulkan dari berbagai daerah.

Faktor lingkungan dan teknologi:Faktor eksternal (seperti hujan, angin, atau kerusakan mesin) dapat mengganggu pengumpulan data. Selain itu, ketidakpastian kerusakan mesin atau keterlambatan manusia dalam pengumpulan data dapat menyebabkan kehilangan data atau ketidakakuratan.

Resolusi waktu yang tidak konsisten:Penghitungan serbuk sari tradisional biasanya dilakukan setiap hari atau mingguan, sehingga memberikan sedikit atau bahkan tidak ada informasi secara real-time. Dalam banyak kasus, stasiun pemantauan tidak melaporkan jumlah pasti, tetapi malah mengeluarkan kategori umum seperti tingkat serbuk sari "rendah," "sedang," atau "tinggi," yang mungkin tidak cukup detail bagi penderita alergi parah.

Lingkup spesifik lokasi:Kisaran jumlah serbuk sari terkadang spesifik lokasi dan mungkin berbeda dari standar nasional atau internasional, sehingga sulit untuk membandingkan tingkat serbuk sari di berbagai wilayah.

Data titik terbatas:Setiap stasiun pemantauan serbuk sari mencakup titik geografis kecil tertentu. Namun, serbuk sari dapat menyebar dalam jarak yang jauh, yang berarti pengukuran titik tidak dapat memperhitungkan faktor lingkungan yang lebih luas yang memengaruhi penyebaran serbuk sari.

Gambar 1. Pemantauan serbuk sari di Kota Yulin (Sumber: Biro Meteorologi Yulin)

Pencitraan hiperspektral dapat menangkap data spektral cahaya pantulan permukaan dalam beberapa pita sempit kontinu, dan memiliki cakupan luas serta informasi spektral yang kaya. Teknik ini dapat memantau serbuk sari dengan mengidentifikasi butiran serbuk sari atau sinyal vegetasi yang terkait dengan serbuk sari. 

Gambar 2. Kurva spektral serbuk sari dari berbagai pohon.

Berbagai jenis tumbuhan melepaskan berbagai jenis serbuk sari selama periode berbunga, dan ini... Karakteristik reflektansi spektral tanaman (seperti klorofil, karotenoid, dan kandungan air) dapat diperoleh melalui analisis data hiperspektral.Satelit dapat mendeteksi sinyal spektral vegetasi, dikombinasikan dengan data pengamatan berbasis darat (seperti pengambilan sampel serbuk sari). Menentukan jenis serbuk sari dan karakteristik spektral Hubungan antara tanda-tanda。

Selain itu, dapat dikombinasikan dengan Sensor tanah、 citra satelit penginderaan jauhDan Jaringan sensor milik globalFungsinya memungkinkan untuk memperoleh data yang andal dari berbagai sumber. Melalui... Pengukuran Model、 Pemrosesan dan penyortiran AnalisaSejumlah besar data dari berbagai sumber memastikan keakuratan pemantauan model.

Gambar 3. Pemantauan serbuk sari pohon menggunakan citra satelit (wilayah Xi'an)