Global Vision Media Focus
Компания в общей сложности 15 раз появлялась в эфире CCTV, а ее охват через партийные СМИ, центральные СМИ и местные официальные СМИ составил 50 миллионов человек.
Мониторинг качества воды в озере Хунцзе с использованием спутниковых данных Xiguang-1 05 (Тяньсяньпэй).
Введение
В мониторинге озер и водно-болотных угодий с использованием гиперспектральной технологии дистанционного зондирования общее количество взвешенных наносов (ОВН) является ключевым показателем для оценки прозрачности воды и заиления озера. Озеро Хунцзе, как переходное озеро, характеризуется значительными колебаниями площади водной поверхности в зависимости от уровня воды и средней глубиной всего 1,5 м. Сложные источники наносов и распределение водной растительности создают уникальную спектральную среду.
Физическая основа гиперспектрального дистанционного зондирования взвешенных частиц заключается в сильном рассеивающем эффекте взвешенных частиц на падающий свет. По мере увеличения концентрации взвешенных частиц в воде кривая спектра отражения значительно изменяется в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах, особенно в диапазоне от 600 до 800 нм, где отражение резко возрастает с увеличением концентрации. По сравнению с традиционными мультиспектральными изображениями, гиперспектральные изображения улавливают эти тонкие спектральные особенности посредством непрерывных нанометровых полос, эффективно различая вклад рассеяния осадками, поглощения водорослями и отражения от донных отложений.
Методы и принципы
В данном исследовании для мониторинга взвешенных наносов использовались гиперспектральные изображения, полученные спутником Xiguang-1 05 (Тяньсяньпэй) 14 июля 2025 года, а также проводилось сравнение и анализ различных методов на основе полученных результатов.
Таблица 1. Введение в данные.
В данном случае для расчета индекса используются данные об отражательной способности уровня L2C с атмосферной коррекцией. Конкретная процедура выполнения операции следующая:
1. Предварительная обработка данных
(1) Радиометрическая калибровка: Исходные данные значения DN излучаются с использованием коэффициентов радиометрической калибровки, предоставленных для получения данных видимой яркости. Это можно сделать с помощью инструмента радиометрической калибровки в ENVI.
(2) Атмосферная коррекция: Атмосферная коррекция выполняется с использованием инструментов атмосферной коррекции на основе моделей 6S или MODTRAN для получения данных об отражательной способности поверхности, таких как инструмент атмосферной коррекции FLAASH в ENVI.
(3) Сглаживание спектра: В ENVI для сглаживания данных отражательной способности поверхности используется алгоритм Савицкого-Голея (SG), который уменьшает спектральный шум и повышает надежность последующей классификации. Вы можете использовать расширение фильтра Савицкого-Голея из App Store ENVI или встроенный инструмент спектрального сглаживания THOR. При использовании фильтра Савицкого-Голея параметры устанавливаются следующим образом:
(4) Регистрация изображений (необязательно): Геопривязка обработанных данных к базовой карте. Регистрация может быть выполнена в ENVI, QGIS или ArcGIS. В качестве эталонной карты рекомендуется использовать Google Imagery.
2. Нормализованный разностный водный индекс (NDWI)
Размеры водного объекта были определены с использованием метода спектрального индекса. В частности, на основе изображения поверхностного отражения, обработанного программой FLASH, был рассчитан нормализованный разностный водный индекс (NDWI). Затем, на основе гистограммы изображения NDWI, был установлен пороговый уровень для завершения определения размера водного объекта. Формула расчета выглядит следующим образом:
3. Нормализованный разностный индекс взвешенных наносов (NDSSI)
Нормализованный разностный индекс взвешенных частиц (NDSSI) строится за счет полного использования проникающей способности синего света и сильного поглощения ближнего инфракрасного света водой. Поскольку чистая вода поглощает почти всю падающую энергию в ближнем инфракрасном диапазоне, а взвешенные частицы демонстрируют значительные характеристики рассеяния в этом диапазоне, нормализованная разница между синим и ближним инфракрасным светом может эффективно повысить контраст между взвешенными частицами и водным фоном.
4. Метод отношения полос (отношение TSM)
Метод отношения TSM устраняет фоновый шум окружающей среды и выделяет целевые характеристики за счет нелинейных комбинаций различных спектральных каналов. Физической основой этого метода является значительное «красное смещение» пика спектра отражения воды по мере увеличения концентрации взвешенных твердых частиц. В практических приложениях в качестве индикатора чувствительности часто используется отношение красного света к зеленому (Red/Green). Это связано с тем, что полоса красного света (около 665 нм) чрезвычайно чувствительна к обратному рассеянию от низких и средних концентраций взвешенных частиц, в то время как полоса зеленого света (около 560 нм) менее подвержена влиянию пигментов, таких как хлорофилл. Расчет этого отношения математически прост и эффективен и может частично исключить ошибки излучения, вызванные углом обзора датчика и затенением местности. Это распространенный метод мониторинга качества воды в озерах со сложной окраской, таких как озеро Хунцзе.
Анализ результатов
Рисунок 1. Цветное составное изображение спутника Xiguang-1 05 (Тяньсяньпэй) 20250714
Рисунок 2. Распределение результатов NDSSI для спутника Xiguang-1 05 (Тяньсяньпэй) 20250714
Рисунок 3. Распределение результатов отношения TSM для спутника Xiguang-1 05 (номер Tianxianpei 20250714).
Согласно результатам расчетов NDSSI и коэффициента TSM, взвешенные наносы в озере Хунцзе демонстрируют весьма устойчивую пространственную структуру распределения, характеризующуюся «высокими значениями на северо-западе и низкими значениями в центре и на юго-востоке озера». Области с высокими значениями значительно сконцентрированы вдоль северо-западной береговой линии, что напрямую отражает исходное состояние отложения больших объемов наносов, переносимых в озеро притоком стока. Кроме того, концентрированные летние осадки в сочетании с муссонным климатом бассейна озера Хунцзе и его большим поверхностным стоком усиливают эрозионную и наносную способность реки, что приводит к значительному увеличению притока наносов. Озеро Хунцзе является типичным «взвешенным озером» с низменным рельефом; дно озера выше окружающей местности. Реки, впадающие в озеро (например, река Хуай), испытывают резкое понижение уровня при входе в озеро, замедляя скорость течения и уменьшая свою транспортную способность, что приводит к значительному отложению наносов. Напротив, открытые воды в центре озера и глубокие воды на юго-востоке на обеих картах находятся в диапазоне низких значений, что указывает на то, что эти районы в меньшей степени подвержены воздействию наземных источников и имеют относительно высокую прозрачность воды.
В заключение, эти два метода не только подтверждают географический факт, что река Хуай является основным источником наносов для озера Хунцзе, но и обеспечивают научную количественную основу для последующего удаления помех от надводной растительности и точного мониторинга эволюции водно-болотных угодий.