摘要：本案例描述了曜宇航空在檢測水質污染領域的科技創新。在江蘇沿海某地利用機載高光譜技術，一天內完成了20公里河道的檢測和溯源任務。通過無人機搭載高光譜chu安敢其獲取其高光譜圖像反射數據，構建總氮(TN)、總磷(TP)、葉綠素 (CHL-a)、懸浮物 (TSS)、和濁度(TUB)的監測模型並研究其濃度空間分佈，以期爲不同水體的水質監測提供新的技術手段。突破了傳統檢測方式中存在很多弊端，例如人工抽樣效率低下，結果無法代表整個流域的污染情況，且無法溯源等。在本次項目中測區附近地形起伏大，難以找到合適的起降位置，曜宇航空使用自研無雲-LONG 120電動多旋翼無人機，可續航120分鐘，爲操作人員減少了選擇多個起降點的困難，大大提高了水質溯源的效率。爲河流的水質檢測提供了全新的數據來源和技術手段，同時也爲湖泊、河流的水環境保護及治理提供了依據。

關鍵詞：機載高光譜；科技創新；水質檢測；國產無人機；水質溯源

案例正文：

我國河流、湖泊衆多，伴隨經濟的高速發展，人類活動的增強，河流、湖泊水質污染問題日益嚴重，已經成爲制約城市可持續發展的關鍵因素，因此有必要利用高新技術手段展開河流、湖泊水質污染問題研究，及時、快速的提供河流、湖泊的水質狀況，保障人們正常的生產生活。

2023年8月江蘇省沿海某地，河道水質監測站總數據嚴重超標。9月經過多次排查，人工採樣依舊無法確認污染源，當即採取支流限流等措施。10月曜宇航空攜帶高光譜成像儀，前往當地水域協助檢測，僅用四個架次就完成了20公里水域的檢測任務。

曜宇航空爲何能突破傳統水質檢測方式的壁壘？爲用戶節約更多的時間和效率？這樣的成績離不開他們一直以來堅持不懈的走科技創新之路。

打破傳統監測侷限，開啓水環境保護新思路

測區河道全場約20公里，由入海口往內陸延伸。河道主幹及直流最寬約200米、最窄部分只有80米，途中經過6個村鎮，沿途存在超過20家化肥、養殖、農藥生產廠家。河道因氮磷超標，河面漂浮大量水草，幾乎無船舶通行。全河道平均間隔5公里設有一處公安水質監測站，每日定時進行數據採集。

水草覆蓋，回溯難度大。河道階段性存在大量水草覆蓋區域，據當地環保局描述，人工河道水質檢測困難，配備無人巡檢船難以跨越水草密集區域，人工河邊採樣數據回溯難度大，數據呈現不夠直觀。

污染偷排往往會避開公安監測站定時檢測時間，接近入海口水域流速快，很難被水質自動站捕捉，甚至可以規避在線檢測。人工採樣數據由現場至實驗室到結果流程過長，難以形成時效性。

傳統檢測取樣回實驗室分析的模式中，“滄海一粟”的樣品難以代表整體環境狀況。監測效率極其低下，無法與變化頻繁的環境問題相匹配，決策支撐性不夠，不能及時的檢測水質污染狀況，因此對於小微水域中水質參數的空間分佈情況，需要採用新的方法予以解決。近年來隨着無人機發展的日漸成熟，無人機搭載高光譜相機的應用領域不斷拓展，然而目前針對無人機高光譜技術對水體（如湖泊、河流等）的水質研究甚少。

持續探索全光譜感知能力

機載高光譜的推出是曜宇航空在全光譜感知能力上又一引領行業的技術創新。在產品研發過程中，爲了解決高光譜成像分析物質特徵時會受到複雜環境的影響，如光照、溫度、安裝地理位置等環境的變化，均有可能會影響水質參數的準確性。曜宇航空進行了系統性的設計和研發，攻克了多項技術難關。

曜宇航空的飛手以江蘇沿海某地的河流爲研究對像，通過無人機搭載高光譜傳感器獲取其高光譜圖像反射率數據，構建總氮(TN)、總磷(TP)、葉綠素 (CHL-a)、懸浮物 (TSS)、和濁度(TUB)的監測模型並研究其濃度空間分佈，以期爲不同水體的水質監測提供新的技術手段。

通過對本次項目前期難點的分析，曜宇航空選配擁有120分鐘續航時間的無雲-LONG 120無人機，四塊大容量電池，高光譜成像儀的組合，由兩人攜帶設備前往現場挑戰這次的河道巡檢任務。

無雲-LONG 120電動多旋翼無人機負載約2kg高光譜設備，並提供供電後，測試可持續飛行約90分鐘。更具現場情況，河道邊存在大量高壓線及風力發電機，無人機作業高度設置在200米，航速最大7.2m/s，航道覆蓋全河面，且爲後期溯源考慮向兩岸擴容100米（例：若河道200寬，則掃描帶寬爲300m）。全航線由地面站提前設置，無需現場規劃。

本次項目中，利用無人機高光譜技術構建水質參數如總氮、總磷、懸浮物、濁度、葉綠素a的監測模型，將監測模型反演到無人機高光譜影像上製作總氮、總磷、懸浮物、濁度、葉綠素a的空間分佈圖。

項目總結

經過四個架次的飛行任務，本次作業十分順利，完成20公里水域掃描任務。當日配合公安監測站於早08：00開始第一條任務航線，全長6公里，單架次完成任務，起飛點距離航道2公里，共計4航線300米帶寬。全場20公里測區，共用時320分鐘，四架次完成任務。

數據處理工作高效完成。於下午兩點進行數據分析，得出河道水質分析圖表3張（高錳酸鹽、總磷、總氮）。次日送至當地環保部門進行數據比對，下午環保局派駐現場人員對比圖表可疑排放點進行搜尋。

次日晚得到反饋，通過公安水質監測站檢測數據以及現場實地情況抽查得出結論，充分肯定了對於高光譜成像儀的數據準確率，以及對於水質溯源的高效性。目前，衛星遙感技術對水質參數的監測研究已基本成熟，但受衛星遙感影像空間分辨率、時間分辨率等因素的影響，衛星遙感無法針對小範圍城市河流、湖泊的進出排水口進行實時監測。本研究利用無人機高光譜技術，根據已建立的指數模型，在水面上空獲取水體的高光譜影像，通過在線反演可實時觀察水環境的水質參數總氮、總磷、葉綠素a、懸浮物、濁度的變化，爲城市河流的水質監測提供了全新的數據來源和技術手段，同時也爲湖泊、河流的水環境保護及治理提供了依據。突破傳統現場採樣侷限和效率，是現在能過最爲快速和直觀的水質污染源溯源方案。

案例點評：

曜宇航空的產品一直以高性能高可靠性和高執行力爲基礎，他們信守承諾，對產品品質有着極高的“強迫症”，我們非常放心的和曜宇展開合作，他們的不斷創新的精神也一直感染我們。他們在機載高光譜的努力也不斷深入到各行各業，爲低空經濟增加新的引擎動力

——前蔡司中國陳志民