為何利用珠海一號(hào)進(jìn)行地表環(huán)境監(jiān)測(cè)
地表環(huán)境監(jiān)測(cè)關(guān)系到國(guó)家社會(huì)人民的福祉，關(guān)系到能否更好踐行綠水青山行動(dòng)。傳統(tǒng)方式的地面調(diào)研，費(fèi)時(shí)費(fèi)力且監(jiān)測(cè)區(qū)域較小，遙感監(jiān)測(cè)提供了廣域、實(shí)時(shí)與高效的途徑。
“珠海一號(hào)”遙感微納衛(wèi)星星座中高光譜載荷以全球8顆組網(wǎng)，空間分辨率為10m，連續(xù)32個(gè)可見光-近紅外窄譜段，對(duì)特定區(qū)域的重訪周期可達(dá)1天，為地表環(huán)境監(jiān)測(cè)帶來無限可能性。
遙感影像是遙感地表環(huán)境監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)，輻射質(zhì)量、空間分辨率與光譜分辨率越優(yōu)秀，越能獲得更好的監(jiān)測(cè)結(jié)果。“珠海一號(hào)”衛(wèi)星星座高光譜影像展示見圖1、圖2、圖3。
圖1 武漢市火神山醫(yī)院、雷神山醫(yī)院高光譜影像
圖2 武漢市2020年2月上旬
高光譜影像專題圖(真彩色)
圖3 武漢市2020年2月上旬
高光譜影像專題圖(假彩色)
利用珠海一號(hào)進(jìn)行植被覆蓋分析
根據(jù)植被的光譜特性，將衛(wèi)星可見光和近紅外譜段進(jìn)行組合，形成各種植被指數(shù)。植被指數(shù)是對(duì)地表植被狀況的簡(jiǎn)單、有效和經(jīng)驗(yàn)的度量，廣泛地應(yīng)用在全球與區(qū)域土地覆蓋、植被分類和環(huán)境變化、第一性生產(chǎn)力分析、作物和牧草估產(chǎn)、干旱監(jiān)測(cè)等方面;并已經(jīng)作為全球氣候模式的一部分被集成到交互式生物圈模式和生產(chǎn)效率模式中；且被廣泛地用于諸如饑荒早期警告系統(tǒng)等方面的陸地應(yīng)用。
“珠海一號(hào)”衛(wèi)星星座中高光譜載荷以其特有的32個(gè)連續(xù)可見光-近紅外窄譜段，見表1。在可認(rèn)知的范圍內(nèi)，最少可計(jì)算獲得16種國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者認(rèn)可的植被指數(shù)，包括增強(qiáng)型植被指數(shù)、歸一化植被指數(shù)與紅邊指數(shù)等。見圖4。
表1 “珠海一號(hào)”衛(wèi)星星座高光譜載荷譜段設(shè)置
圖4 武漢市2020年2月上旬歸一化植被指數(shù)專題圖
利用珠海一號(hào)進(jìn)行土地利用/覆蓋分類監(jiān)測(cè)
土地利用數(shù)據(jù)是反映土地利用系統(tǒng)及土地利用要素的狀態(tài)、特征、動(dòng)態(tài)變化、分布特點(diǎn)，以及人類對(duì)土地的開發(fā)利用、治理改造、管理保護(hù)和土地利用規(guī)劃等數(shù)據(jù)資料。
當(dāng)前世界發(fā)展面臨諸如城市化、農(nóng)業(yè)擴(kuò)張、資源過度開采等一系列挑戰(zhàn)。通過更高分辨率的土地利用數(shù)據(jù)，能夠更好地進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)。
利用“珠海一號(hào)”衛(wèi)星星座進(jìn)行土地利用與變化覆蓋的監(jiān)測(cè)，可以高速度、高質(zhì)量、大范圍地獲取信息，節(jié)約了大量的人力和物力。
“珠海一號(hào)”衛(wèi)星星座監(jiān)測(cè)了武漢2月上旬的土地利用與變化覆蓋，見圖5所示。結(jié)合歷史遙感數(shù)據(jù)的土地利用與變化監(jiān)測(cè)，則更能理解城市擴(kuò)張的影響。
圖5 武漢市2020年2月上旬土地覆蓋分類專題圖
圖5 武漢市2020年2月上旬土地覆蓋分類專題圖
對(duì)2020年2月上旬武漢市土地利用類型一級(jí)類的面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表2所示，2020年耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地占比分別為：52.03%，10.25%，1.20%，19.29%和17.23%。
表2 2020年2月上旬不同地類與其占比
表2 2020年2月上旬不同地類與其占比
利用珠海一號(hào)進(jìn)行水環(huán)境監(jiān)測(cè)
水質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)方法是通過分析水體高光譜特征和水質(zhì)參數(shù)濃度之間的關(guān)系,構(gòu)建遙感反演模型,結(jié)合遙感技術(shù)進(jìn)行大范圍水體水質(zhì)監(jiān)測(cè)。
“珠海一號(hào)”衛(wèi)星星座能夠獲取內(nèi)陸水體中各種物質(zhì)的光譜特征，因而可以反演具有明顯光譜特征的水體要素。
主要包括影像內(nèi)陸水體光學(xué)特性的三種典型水質(zhì)參數(shù)：葉綠素a、懸浮物、黃色物質(zhì)，以及具有明顯光譜特征的其他浮游植物色素，如藻藍(lán)素。
除了這些具有明確光譜特征的水體要素，高光譜遙感還可以進(jìn)一步反演與這些水體要素密切相關(guān)的要素，如透明度、濁度、藻類生物量和溶解有機(jī)碳等。
因此我們利用“珠海一號(hào)”高光譜衛(wèi)星影像完成武漢市2020年2月上旬水環(huán)境中的葉綠素a濃度、濁度、有色可溶物有機(jī)物濃度的監(jiān)測(cè)，見圖6-圖8。
圖6 武漢市2020年2月上旬水質(zhì)監(jiān)測(cè)
葉綠素a濃度專題圖
圖7 武漢市2020年2月上旬水質(zhì)監(jiān)測(cè)濁度專題圖
圖8 武漢市2020年2月上旬水質(zhì)監(jiān)測(cè)有色可溶物
有機(jī)物濃度專題圖
目前武漢的抗疫之戰(zhàn)已取得巨大的成效，截止3月11日，武漢全部方艙醫(yī)院完成既定任務(wù)已休艙。希望武漢能早日打贏這場(chǎng)疫情阻擊戰(zhàn)，吹響抗擊疫情的勝利號(hào)角！歐比特公司還將繼續(xù)發(fā)揮自身資源，密切關(guān)注疫情動(dòng)態(tài)，為抗疫護(hù)航！
