《ZG改革报》发表了公司董事长张立福文章“高光谱技术:水质在线监测再添利器”

《ZG改革报》是国家发展改革委主管的以宣传全面深化改革为核心使命和基本定位的综合类日报。《ZG改革报》由ZG改革开放的总设计师邓小平同志亲笔题名。党ZY、国务院领导同志多次对《ZG改革报》的有关宣传报道作出重要批示。《ZG改革报》已连续20多年被全国两会列为指定上会报纸，被多个部门授予指定信息披露资质。2021年6月10日，《ZG改革报》发表了公司董事长张立福文章“ 高光谱技术:水质在线监测再添利器”。

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高光谱技术:水质在线监测再添利器

□ 张立福

随着城市化发展和经济增长，水污染成为制约城市可持续发展的关键因素之一。水质在线监测，水质的自动、灵活，快速、实时、原位检测，成为城市水质监测的需求与发展趋势。

目前，水质监测数据源主要包括卫星数据、航空数据和地面数据。卫星数据包括多光谱数据和高光谱数据，航空数据主要包括有人机和无人机数据，地面数据主要使用便携式地物光谱仪和固定式智能水质检测仪。

ZG科学院空天信息创新研究院的研究团队以ZG内陆水体实时在线监测需求为出发点，将水质光谱在线监测系统和多源遥感数据结合起来，以在线“点位”监测的方式，开展星地协同水质监测系统研发及应用研究。同时，他们与地面实时在线监测数据进行数据交叉验证，提升长时序、大范围水域水质参数反演的精度和稳定性。

水质光谱在线“点位”监测，能够快速、实时、连续、无污染的获取水质参数信息，弥补了传统“点位”水质监测的不足，但在空间上存在不确定性，难以对大范围水域的水质展开快速GX的监测。卫星遥感由于监测范围广、速度快、长期动态监测的优势，弥补了“点位”监测的不足，为大范围、长时序的水质监测提供了新的思路。因此，将两者结合起来进行星地协同水质光谱在线监测，是我国内陆水质时空动态监测的新途径。目前，地面水质光谱在线监测系统如何与卫星数据、航空数据协同观测是遥感光谱水质监测领域研究的ZD。

卫星多光谱遥感数据的优势在于数据丰富，但光谱范围主要集中在可见光至近红外波段，一般只有4个~8个波段，难以捕捉水体细微的光谱特征；卫星高光谱数据由于丰富的光谱分辨率，为内陆水质监测提供了新的数据源，如高分五号、珠海一号等高光谱卫星已在水质监测中得到了广泛的应用。

当然，卫星光谱数据也存在弊端，由于重返周期、空间分辨率和天气因素的影响，特别是对于阴雨天气较多的地区，不过，数据获取和后处理难度较大。随着高光谱硬件设备的不断小型化及应用技术的提升，同时基于有人机和无人机平台的高光谱遥感数据开始应用于水质监测领域，水质的监测精确度正在提高。与卫星遥感相比，航空遥感可根据实际需要选择飞行时间与飞行路线，由于飞机高度远低于卫星高度，因此可获取更多空间分辨率的影像数据，能够更好地反映水体的光谱和空间信息，从而提高水质监测的精度。

当不需要获取大范围影像数据时，野外便携光谱仪可灵活、低成本地获取地物光谱数据。微型光谱仪虽然在分辨率和光谱测量范围等性能上无法和大型光谱仪器相比，但是具有便携化、智能化和集成化的优点，可实时显示野外现场采集的数据。

除了野外便携光谱仪，还有固定式智能水质检测仪可应用于河流、湖泊、池塘等水域的非移动定点水质检测系统。固定式智能水质检测仪可以自由调节采集频率、采集时间，ZG可达每5秒采集一次光谱数据，可以自动反演多种水质参数，实现数据实时传输，支持云端数据存储和实时显示及统计分析，数据可以实时传输至大屏幕和手机终端等，可随时随地查看水质状况。

（作者系ZG科学院空天信息创新研究院研究员、中科谱光董事长）