Когда мониторинг пыльцы сочетается с гиперспектральной съемкой

С приходом весны появляются прекрасные цветы и яркие краски, но также и некоторый дискомфорт и симптомы аллергии. Эти симптомы могут быть вызваны пыльцой — мельчайшими частицами, состоящими из мужских репродуктивных клеток растений, которые могут распространяться ветром, насекомыми или другими животными для опыления других растений. Пыльца присутствует в воздухе и может попадать в наши дыхательные пути, потенциально влияя на наше здоровье.

Показатели мониторинга концентрации пыльцы и влияющие на них факторы достаточно сложны и включают в себя не только концентрацию пыльцы, размер пыльцевых частиц и расстояние от источников выброса пыльцы, но и местную скорость ветра, направление ветра, продолжительность солнечного сияния, тип и интенсивность осадков, а также атмосферную стабильность.Это связано с метеорологическими факторами.

Традиционный мониторинг пыльцы в основном использует Ручной мониторинги Автоматический мониторинг приборовСуществует два основных метода. Метеорологические службы в основном используют инструментальный мониторинг.

В большинстве случаев измерение пыльцы проводится с использованием физических пробоотборников, таких как устройства с вращающимся стержнем или ловушки для спор типа Хирста. Эти устройства улавливают пыльцу из воздуха, а затем анализируют ее под микроскопом для подсчета отдельных пыльцевых зерен. Хотя этот процесс является стандартной практикой на протяжении десятилетий, его зависимость от вмешательства человека ограничивает его точность и географический охват.

Перечень рассматриваемых видов пыльцы ограничен:Поскольку традиционные методы имеют широкий спектр применения, данные об уровне пыльцы, измеренные с их помощью, имеют существенные ограничения. Во многих случаях станции мониторинга сосредоточены лишь на нескольких видах пыльцы, что приводит к пробелам в данных.

 Проблемы географического распространения:Традиционные станции мониторинга пыльцы сосредоточены в определенных районах, главным образом в городах, в то время как в сельской местности и пригородах мониторинг отсутствует. Такое ограниченное распространение приводит к плохому географическому охвату.

Подсчет вручную:Подсчет вручную под микроскопом — это утомительный процесс, подверженный человеческим ошибкам. Кроме того, он в значительной степени зависит от наличия квалифицированного персонала, что влияет на сроки и, следовательно, на надежность и достоверность данных.

Изменчивость выборки: расположение пыльцеуловителей существенно влияет на показания. Даже перемещение пыльцеуловителя на несколько метров или изменение его ориентации может изменить результаты. На разных участках используются шесты или пластины разного размера, что влияет на количество собранных пыльцевых зерен. Эти переменные могут привести к несоответствиям в данных, собранных в разных районах.

Экологические и технологические факторы:Внешние факторы (такие как дождь, ветер или неисправность оборудования) могут препятствовать сбору данных. Кроме того, непредсказуемость неисправностей оборудования или задержки, связанные с человеческим фактором при сборе данных, могут привести к потере данных или неточностям.

Непостоянное временное разрешение:Традиционный подсчет пыльцы обычно проводится ежедневно или еженедельно, что практически не дает информации в режиме реального времени. Во многих случаях станции мониторинга не сообщают точные данные, а вместо этого присваивают общие категории, такие как «низкий», «средний» или «высокий» уровень пыльцы, которые могут быть недостаточно подробными для людей с тяжелой аллергией.

Область применения, специфичная для данного объекта:Диапазоны концентрации пыльцы иногда зависят от конкретного места и могут отличаться от национальных или международных стандартов, что затрудняет сравнение уровней пыльцы в разных регионах.

Ограниченные точечные данные:Каждая станция мониторинга пыльцы охватывает небольшую географическую точку. Однако пыльца может распространяться на большие расстояния, а это значит, что точечные измерения не могут учитывать более широкие факторы окружающей среды, влияющие на распространение пыльцы.

Рисунок 1. Мониторинг пыльцы в городе Юлин (Источник: Метеорологическое бюро Юлина)

Гиперспектральная съемка позволяет получать спектральные данные отраженного от поверхности света в нескольких непрерывных узких полосах, обладает широким охватом и богатой спектральной информацией. Она может использоваться для мониторинга пыльцы путем идентификации пыльцевых зерен или сигналов растительности, связанных с пыльцой. 

Рисунок 2. Спектральные кривые пыльцы разных деревьев.

Разные растения в период цветения выделяют разные типы пыльцы, и эти... Характеристики спектрального отражения растений (такие как содержание хлорофилла, каротиноидов и воды) можно получить с помощью анализа гиперспектральных данных.Спутники способны обнаруживать спектральные сигналы растительности в сочетании с данными наземных наблюдений (например, результатами анализа пыльцы). Определите тип пыльцы и её спектральные характеристики. Взаимосвязь между знаками.

Кроме того, его можно комбинировать с Наземные датчики、 Спутниковые снимки дистанционного зондированияи Глобальная собственная сеть датчиковЕго функциональность позволяет получать достоверные данные из множества источников. Благодаря... Измерение модели、 Обработка и сортировка АнализОгромные массивы данных из различных источников обеспечивают точность мониторинга модели.

Рисунок 3. Мониторинг пыльцы деревьев с использованием спутниковых снимков (район Сиань)