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2025-01-21 09:30:56機載高光譜相: 機載高光譜相機是安裝在飛機上的遙感設(shè)備，能獲取地表物體的高光譜圖像。其工作原理是通過不同波段的光譜信息反映地表物質(zhì)的成分、結(jié)構(gòu)等特征。機載高光譜相機廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、資源調(diào)查、農(nóng)業(yè)估產(chǎn)等領(lǐng)域，具有高空間分辨率、高光譜分辨率、大面積快速覆蓋等特點，為地表物質(zhì)識別和分析提供了有力工具。

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Resonon+LR1601 | 機載高光譜成像和激光雷達相融合用于洋白蠟EAB危害的早期監(jiān)測及新的EAB監(jiān)測指數(shù)-NDVI

無人機系統(tǒng)的快速發(fā)展極大地增強了激光雷達在森林健康監(jiān)測方面的能力。

理加聯(lián)合科技有限公司 471
2022-08-01
機載高光譜成像和激光雷達相融無人機系統(tǒng)

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用Specim高光譜相機檢測膠水

 上海昊量光電設(shè)備有限公司 487
2023-11-14
高光譜相機高光譜成像機載高光譜相

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機載高光譜相問答

2023-01-10 13:08:36高光譜遙感數(shù)據(jù)處理系列（一）高光譜數(shù)據(jù)讀取與可視化: 高光譜遙感數(shù)據(jù)處理系列（一）地表反射的太陽輻射包含著豐富的信息，從太陽外層大氣的吸收到地球大氣的吸收，經(jīng)過與地物的相互作用反射回大氣，最終被傳感器捕獲。高光譜遙感可以在每個像元獲取高分辨率的光譜數(shù)據(jù)，這些光譜信息提供了一種理解事物的新的維度。下圖展示了幾種典型地物的光譜?？梢钥闯霾煌匚镎宫F(xiàn)出顯著不同的光譜特征。除此之外，同種地物在不同狀態(tài)下，也可能在特定波段展現(xiàn)出顯著不同的光譜特征。通過比對光譜數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)對地物區(qū)分，狀態(tài)區(qū)分，異常監(jiān)測等難以通過傳統(tǒng)遙感手段實現(xiàn)的應(yīng)用。高光譜遙感被廣泛應(yīng)用于農(nóng)林業(yè)、礦業(yè)、環(huán)境、保險、等領(lǐng)域。太陽輻射與典型地物反射率通常彩色影像有紅綠藍三個波段，多光譜影像有幾到十幾個波段，而高光譜影像有著幾十到上百個波段。波段的增加除了提高了信息量，還使得數(shù)據(jù)量成比例增加。這種數(shù)據(jù)量對計算機的性能提出了較高的要求，更多的是要求對處理者新的思路和方法。在接下來的文章中，我們將詳細介紹高光譜數(shù)據(jù)的處理流程與方法，希望能在此過程中給讀者以新的思考。Hyperspectral light sheet microscopy | Nature CommunicationsENVI (The Environment for Visualizing Images) 是美國Exelis Visual Information Solutions 公司的旗艦產(chǎn)品。它是由遙感領(lǐng)域的科學(xué)家采用交互式數(shù)據(jù)語言IDL (Interactive Data Language) 開發(fā)的遙感圖像處理軟件。ENVI已經(jīng)廣泛應(yīng)用于科研、環(huán)境保護、氣象、石油礦產(chǎn)勘探、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、醫(yī)學(xué)、國防&安全、地球科學(xué)、公用設(shè)施管理、遙感工程、水利、海洋、測繪勘察和城市與區(qū)域規(guī)劃等領(lǐng)域。雙擊ENVI圖標(biāo)打開ENVI軟件，可以看到ENVI軟件的主界面由以下六個部分組成：①菜單欄、②工具欄、③圖層管理窗格、④圖像顯示部分、⑤工具箱、⑥狀態(tài)欄。ENVI軟件的布局如圖所示，首先點擊依次點擊①菜單欄->File->Open，在彈出的對話框中選取所需要的文件，一般的ENVI文件由兩部分組成，文件本體和頭文件（.hdr）。文件本體記錄了文件的數(shù)據(jù)信息，而頭文件中記錄了關(guān)于這些數(shù)據(jù)信息的描述。使用記事本文件可以直接打開hdr文件，可以看到其中包括了：操作記錄Samples：柵格列數(shù)Lines：柵格行數(shù)Bands：波段數(shù)Header offset：文件開頭到實際數(shù)據(jù)起始位置的偏移量File type：文件類型Data type：數(shù)據(jù)存儲類型，用數(shù)字表示bit位數(shù)Interleave：存儲順序Map Info：圖像采用的投影系統(tǒng)參數(shù)，坐標(biāo)系統(tǒng)及單位Coordinate System String：詳細的坐標(biāo)系統(tǒng)信息Wavelength：每個波段所對應(yīng)的波長兩個文件應(yīng)該放在同一目錄下面，ENVI在讀取時會自動進行關(guān)聯(lián)。任選其中一個文件都可以打開該文件，但是ENVI對兩個文件的處理方式有所不同。如果選擇.hdr文件，ENVI會直接載入顯示文件的第一個波段，如下圖所示。使用鼠標(biāo)滾輪可以對圖像進行縮放操作，使用②工具欄中的工具可以對圖像進行拖動縮放等一系列操作。加載成功的圖像會顯示在③圖層管理區(qū)，通過點擊圖像前面的勾選框來控制圖像在④圖像顯示區(qū)的顯示與否。使用如果打開文件本體，ENVI會彈出Data Manager窗口該窗口包含三個部分，分別是①波段信息、②文件信息、③RGB波段選取。①中展示了所有波段的名稱，②中是經(jīng)過處理后的頭文件信息，③是進行RGB合成的波段選取，點擊三種顏色的方框后，在①中單擊選擇波段，選擇完成后點擊Load Data。如果只想要顯示一個波段的灰度影響可以在①中選中目標(biāo)波段后直接點擊Load Greyscale。RGB 合成象素值的彩色圖，就是將三個波段的數(shù)據(jù)分別通過紅、綠、藍三個通道加載，然后進行渲染。將多波段影像數(shù)據(jù)添加到地圖中之后，可使用多波段柵格數(shù)據(jù)集中的任意三個可用波段的組合來創(chuàng)建 RGB 合成圖。與僅處理一個波段相比，通過將多個波段共同顯示為RGB 合成圖通常可從數(shù)據(jù)集收集到更多信息。來源：簡書通常我們選取650nm、550nm和450nm分別賦給RGB通道進行合成以獲得最佳的顯示效果。顯示效果如下圖：在②工具欄中選擇按鈕，ENVI會在圖上顯示框標(biāo)，并彈出光譜特征（Spectral Profile)窗口。光譜特征窗口中顯示了框標(biāo)中心白點所在像元的光譜曲線。如下圖所示：點擊光譜特征窗口中的，可以對光譜曲線進行一些操作，如平滑，計算NDVI，顯示RGB波段所在位置等：小結(jié) 本文介紹了高光譜影像的基本原理以及簡單的讀取及可視化操作。使用ENVI軟件可以實現(xiàn)大部分簡單的高光譜數(shù)據(jù)處理。在接下來的教程中，我們將從植被指數(shù)提取、高光譜濾波、非監(jiān)督分類與監(jiān)督分類等方面介紹ENVI軟件的使用。除此以外，我們還將介紹基于Python的高光譜處理，從編程角度介紹高光譜相關(guān)知識，以及高光譜數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)處理的結(jié)合。參考：【1】百度百科【2】 www.jianshu.com/p/d0765ee89b86

2025-04-10 14:00:17液相柱溫箱維修怎么進行？: 液相柱溫箱維修液相柱溫箱作為液相色譜實驗中必不可少的重要設(shè)備，其主要功能是控制色譜柱的溫度，從而保證分離效果和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。隨著使用頻率的增加，液相柱溫箱可能會出現(xiàn)不同程度的故障，影響實驗結(jié)果的可靠性。因此，及時的維修和維護顯得尤為重要。本文將圍繞液相柱溫箱維修的常見問題、維修方法以及維護建議展開詳細分析，以幫助用戶提高設(shè)備的使用壽命和性能。液相柱溫箱常見的故障類型在液相柱溫箱的使用過程中，常見的故障類型主要有以下幾種：溫度波動異常：液相柱溫箱應(yīng)保持穩(wěn)定的溫度，溫度波動可能會導(dǎo)致色譜實驗的重復(fù)性差。溫控系統(tǒng)出現(xiàn)故障，如加熱元件損壞或溫控儀表失靈，都會導(dǎo)致溫度波動異常。加熱系統(tǒng)失效：加熱系統(tǒng)是液相柱溫箱的核心組件之一。如果加熱管、熱電偶或電源出現(xiàn)問題，溫箱的加熱功能將無法正常運作。冷卻功能故障：一些液相柱溫箱配有制冷裝置，以適應(yīng)不同溫度要求。如果冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障，可能無法滿足實驗的低溫需求，影響實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。顯示屏故障：液相柱溫箱的數(shù)字顯示屏出現(xiàn)故障，導(dǎo)致用戶無法準(zhǔn)確讀取溫度數(shù)據(jù)，甚至影響設(shè)備的正常操作。維修液相柱溫箱的步驟與方法液相柱溫箱的維修通常包括檢查故障、替換損壞部件和調(diào)試設(shè)備。以下是液相柱溫箱常見故障的維修步驟：診斷故障：需要通過設(shè)備的自檢功能或檢查儀器的工作狀態(tài)來確定故障原因。對溫控系統(tǒng)、加熱元件、電源系統(tǒng)、顯示屏等進行詳細檢查，以明確問題所在。更換損壞部件：當(dāng)發(fā)現(xiàn)某些部件損壞時，應(yīng)及時更換。例如，如果加熱元件損壞，可以選擇更換同型號的元件；如果溫控儀表失靈，需根據(jù)故障分析更換合適的溫控裝置。調(diào)整設(shè)置：有時溫度波動的原因并非硬件問題，而是設(shè)備的設(shè)置問題。用戶可以通過調(diào)整溫箱的工作參數(shù)，如溫控范圍、報警設(shè)置等，來解決問題。清潔與保養(yǎng)：長期使用的液相柱溫箱可能會積累灰塵、雜質(zhì)或液體，影響設(shè)備的正常運行。在進行維修時，應(yīng)注意清潔設(shè)備內(nèi)部，特別是加熱管和冷卻系統(tǒng)的表面，確保設(shè)備能夠高效運轉(zhuǎn)。校準(zhǔn)與調(diào)試：完成維修工作后，需對設(shè)備進行校準(zhǔn)，確保溫度的準(zhǔn)確性?？梢酝ㄟ^標(biāo)準(zhǔn)溫度計或?qū)I(yè)設(shè)備對溫箱的溫控系統(tǒng)進行調(diào)試，確保其在規(guī)定范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。液相柱溫箱的維護建議為了提高液相柱溫箱的使用壽命和穩(wěn)定性，以下幾點維護建議尤為重要：定期檢查與維護：定期對設(shè)備進行檢查，尤其是溫控系統(tǒng)和加熱元件，及時發(fā)現(xiàn)潛在問題，避免故障的發(fā)生。保持清潔：使用過程中應(yīng)保持設(shè)備的清潔，特別是加熱和冷卻系統(tǒng)的散熱片，避免灰塵或污垢積累影響設(shè)備性能。溫度設(shè)定合理：在使用過程中，根據(jù)實際需要設(shè)定合適的溫度，避免長時間在極限溫度下工作，減少設(shè)備的負荷。培訓(xùn)操作人員：操作人員應(yīng)接受專業(yè)培訓(xùn)，了解設(shè)備的使用要求和注意事項，確保正確操作，延長設(shè)備的使用壽命。結(jié)語液相柱溫箱的正常運行對于液相色譜實驗的精度和可靠性至關(guān)重要。定期的維修和維護不僅能夠提高設(shè)備的使用效率，還能避免不必要的設(shè)備故障帶來的損失。掌握液相柱溫箱的常見故障及其維修方法，并在日常使用中注重設(shè)備的保養(yǎng)，是確保液相色譜實驗順利進行的關(guān)鍵。

2023-02-03 15:37:09?高光譜遙感數(shù)據(jù)處理系列（二）基于高光譜數(shù)據(jù)的植被指數(shù)計算: 高光譜遙感數(shù)據(jù)處理系列（二）反射率與植被指數(shù)來自地物反射/發(fā)射的光通過鏡頭被相機捕獲，使得傳感器被曝光。由于光電效應(yīng)，傳感器上的每個像素傳感器上的電荷開始累計。經(jīng)過相機芯片的轉(zhuǎn)換，這些光信號以數(shù)字的形式存儲下來，這些數(shù)字被稱為DN值。輻射亮度（Radiance），簡稱輻亮度，指面輻射源在單位立體角、單位時間內(nèi) ，在某一垂直于輻射方向單位面積（法向面積）上輻射出的輻射能量，即輻射源在單位投影面積上、單位立體角內(nèi)的輻射通量。輻亮度是最常用的度量光強弱的物理量之一。輻亮度可以進一步用于反射率的計算。DN值可以看作由輻亮度與相機屬性主導(dǎo)的變量。去除DN值中由于相機屬性引起的變化，將其轉(zhuǎn)化為輻亮度的過程稱為輻射定標(biāo)。通常該過程由相機廠商進行處理，或者廠商會提供用于定標(biāo)的關(guān)鍵參數(shù)。物體反射的輻射能量占總輻射能量的百分比，稱為反射率。不同物體的反射率也不同，這主要取決于物體本身的性質(zhì)(表面狀況），以及入射電磁波的波長和入射角度，反射率的大小范圍總是小于等于1，利用反射率可以判斷物體的性質(zhì)。在使用無人機進行實際觀測時，通常使用地物輻亮度除以白板或反射布所在像元的輻亮度作為反射率。從空間量化植被覆蓋、生物化學(xué)、結(jié)構(gòu)和功能是研究和理解全球變化、生物多樣性和農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵。實際上，遙感在很大程度上依賴于使用源自光譜反射率的植被指數(shù) (Vegetation Indices, VI)。VI 是幾個波段反射率的數(shù)學(xué)變換，旨在最大限度地提高對特定生物物理現(xiàn)象（例如，綠度、含水量或光合作用活動）的敏感性，同時最大限度地降低對土壤特性、太陽光照、大氣條件和傳感器觀察等因素的敏感性。典型植物的反射光譜。植物光譜最顯著的特這就是紅光范圍的強吸收與近紅外區(qū)域的強反射，兩個波段之間的快速上升波段稱為紅邊。紅光波段的強吸收是由于植被葉綠素的吸收，而近紅外波段的強反射是由于植被的葉片結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的。通過兩個波段進行差分或比值可以凸顯出植被在這兩個波段的反射特性的差別。同時，差分或比值運算可以去除兩個波段中包含的背景信號及噪聲。不同的波段或組合形式側(cè)重展現(xiàn)了不同的植被特性。植被指數(shù)是對地表植被狀況的簡單、有效和經(jīng)驗的度量。目前已經(jīng)出現(xiàn)了上百種不同的植被指數(shù)。ENVI中包含了其中7類 27種植被指數(shù)。主界面功能區(qū)在主界面⑤工具箱中搜索欄中可以方便地對所有工具進行檢索，輸入 Vegetaton Indices Parameters ，打開該工具如下所示：鼠標(biāo)單擊所需要的植被指數(shù)，然后點擊 Choose 選擇文件的存儲位置。此外ENVI還提供了將數(shù)據(jù)存儲到內(nèi)存的選項 Memeory，但是這些數(shù)據(jù)在ENVI關(guān)閉后會被刪除。所以選擇存儲到內(nèi)存時，ENVI會彈出二次確認對話框，繼續(xù)選中Memeory確認即可。ENVI的幫助文件中詳細展示了各種植被指數(shù)的公式及參考文獻。在菜單欄 Help 中打開-> 在左側(cè) Contents 選項卡中的Vegetation Analysis。關(guān)于植被指數(shù)的發(fā)展和使用場景還可以參考 Xue J, Su B. Significant remote sensing vegetation indices: A review of developments and applications[J]. Journal of sensors, 2017.在獲取植被指數(shù)后，可以利用這些指數(shù)進行地表參數(shù)估算或者進一步進行實際應(yīng)用，ENVI中提供了幾種植被指數(shù)的實際應(yīng)用工具，包括林木健康分析（Forest Health Vegetation Analysis）、農(nóng)作物脅迫（Agricultural Stress Vegetation Analysis）、易燃性分布分析（Fire Fuel Vegetation analysis），以及植被抑制（Vegetation Suppression）。這些應(yīng)用工具結(jié)合幾類不同植被指數(shù)對植被進行評估，以林木健康分析為例，首先在主界面⑤中搜索欄中輸入 Forest Health Vegetation Analysis ，雙擊打開林木健康分析工具：該工具通過三類不同的植被指數(shù)：綠度指數(shù)，葉色素指數(shù)，冠層水分或光能利用率指數(shù)。ENVI內(nèi)置了模型進行閾值篩選，綜合分析多種指數(shù)，將植被的健康狀況分為9種。波段運算如果需要使用內(nèi)置植被指數(shù)以外的指數(shù)進行運算，可以使用ENVI中的Band Math工具。這里分別對窄波段和寬波段植被指數(shù)的計算進行介紹。窄波段歸一化植被指數(shù)：首先在主界面⑤中搜索欄中輸入 Band Math，雙擊打開波段運算工具：在Band Math中輸入所需要的表達式，這里需要注意的是，ENVI默認用b1，b2...來表示不同的變量，比如這里我們用到了兩個波段680nm和800nm，分別用變量b1和b2來表示。在Enter an expression中輸入(b2-b1)/(b2+b1)，點擊ok，會彈出變量與實際使用波段的匹配對話框。首先在①中單擊選擇需要賦值的變量，接下來在②中選擇所對應(yīng)的波段（如果不同波段是分開存儲的，選擇Map Variable to Input File可以將整個文件賦給某個變量）。在有所變量選擇完畢后，點擊OK。結(jié)果如下圖所示：寬波段NDVI：通常機載成像光譜儀的光譜分辨率可以達到亞納米/納米級。而常用的衛(wèi)星數(shù)據(jù)如Landsat系列和MODIS產(chǎn)品的光譜分辨率較寬，針對這些衛(wèi)星遙感產(chǎn)品開發(fā)的植被指數(shù)基本都是寬波段植被指數(shù)。為了使用機載成像光譜儀進行寬波段植被指數(shù)的計算需要先對波段進行聚合，這里我們以Landsat系列的寬波段為例進行手動寬波段NDVI計算（Vegetaton Indices Parameters中也提供了一些寬波段VI的計算，這里另外介紹手動波段聚合的操作方法）。Landsat 9 的傳感器如下所示：Band 1 Visible (0.43 - 0.45 μm) 30-m.Band 2 Visible (0.450 - 0.51 μm) 30-m.Band 3 Visible (0.53 - 0.59 μm) 30-m.Band 4 Red (0.64 - 0.67 μm) 30-m.Band 5 Near-Infrared (0.85 - 0.88 μm) 30-m.在⑤工具箱中搜索欄中Sum Data Parameters,打開波段聚合工具。在①中選擇輸入文件，然后點擊 Spectral Subset ，在彈出的波段選擇窗格中，對要進行聚合的波段進行選?。ò醋hift進行連續(xù)多選，按住Ctrl進行多選）。點擊OK進行確認。Sum Data Parameters 提供了多種波段聚合函數(shù)，這里選擇Mean函數(shù)進行聚合。依次對幾個波段進行聚合后的，我們得到以下文件。接下來可以用Band Math進行寬波段NDVI的計算，計算方法同上。小結(jié)自遙感領(lǐng)域出現(xiàn)以來，植被指數(shù)扮演著重要的角色，并且一直在發(fā)展完善。本文介紹了反射率和植被指數(shù)的概念，植被指數(shù)的原理，使用ENVI進行植被指數(shù)計算，以及手動窄/寬波段植被指數(shù)的計算。了解其背后的植物生理學(xué)知識，是正確使用這些指數(shù)的必要條件。

2025-04-10 14:15:13液相柱溫箱維護有哪些步驟？: 液相柱溫箱是現(xiàn)代液相色譜分析中不可或缺的設(shè)備之一，它的主要作用是控制色譜柱的溫度，以確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。為了保證液相柱溫箱的良好運行狀態(tài)并延長其使用壽命，定期的維護和保養(yǎng)至關(guān)重要。本文將深入探討液相柱溫箱的維護方法，幫助用戶在日常使用中有效提升設(shè)備性能，避免因溫控故障而影響實驗數(shù)據(jù)的質(zhì)量。液相柱溫箱的正常運行依賴于穩(wěn)定的溫控系統(tǒng)，因此對溫箱的溫度傳感器和加熱元件進行定期檢查是至關(guān)重要的。溫度傳感器是監(jiān)測溫度變化的核心部件，其準(zhǔn)確性直接影響到液相色譜的分析結(jié)果。定期清潔傳感器表面，避免污染物積聚，能確保傳感器的測量精度。應(yīng)定期檢查加熱元件是否有損壞或老化現(xiàn)象，確保其加熱效果正常。液相柱溫箱的密封性也是影響其性能的重要因素。溫箱的門封條需要保持良好的密封狀態(tài)，避免空氣進入影響溫度穩(wěn)定性。用戶可以定期檢查門封條的完好性，并及時更換老化或損壞的密封條。溫箱內(nèi)部應(yīng)保持干凈，避免灰塵、油污等雜質(zhì)的積累，因為這些雜質(zhì)不僅會影響設(shè)備的散熱效果，還可能導(dǎo)致加熱元件過載工作，影響其使用壽命。液相柱溫箱的風(fēng)扇和冷卻系統(tǒng)同樣是影響設(shè)備運行效率的重要部分。風(fēng)扇的作用是促進空氣流動，確保溫箱內(nèi)部溫度均勻分布，因此需要定期清潔風(fēng)扇葉片，避免灰塵積聚導(dǎo)致風(fēng)扇轉(zhuǎn)速下降或損壞。如果溫箱配有冷卻系統(tǒng)，檢查冷卻液的狀態(tài)也是必不可少的，過低的冷卻液液位可能導(dǎo)致溫箱溫度控制不穩(wěn)定，因此需要定期補充冷卻液。對于液相柱溫箱的電氣系統(tǒng)，用戶應(yīng)定期檢查電線和插頭的連接是否牢固，避免出現(xiàn)接觸不良或電壓不穩(wěn)的現(xiàn)象。特別是在使用過程中，若發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行異?；驕乜夭环€(wěn)定，應(yīng)及時檢查電氣系統(tǒng)，并進行維修。定期對液相柱溫箱進行校準(zhǔn)也是維護過程中不可忽視的一環(huán)，確保設(shè)備的測量精度與實際溫度一致，是保障實驗結(jié)果可靠性的關(guān)鍵。在使用過程中，避免液相柱溫箱受到外部沖擊或震動，因為這可能會影響內(nèi)部部件的穩(wěn)定性。每次使用后，建議用戶對設(shè)備進行適當(dāng)?shù)那鍧嵑蜋z查，確保設(shè)備處于佳工作狀態(tài)。特別是在長時間不使用設(shè)備時，應(yīng)關(guān)閉電源并進行清潔，避免因長時間靜置而導(dǎo)致的部件老化。液相柱溫箱的維護工作是確保設(shè)備正常運行和實驗數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)。通過定期檢查和維護溫箱的各個關(guān)鍵部件，用戶可以有效提高設(shè)備的使用壽命和性能，避免因設(shè)備故障而產(chǎn)生的實驗誤差。遵循規(guī)范的操作和維護流程，不僅能保障設(shè)備的長期穩(wěn)定運行，還能為科學(xué)實驗提供更為可靠的保障。在日常操作中，養(yǎng)成良好的維護習(xí)慣，將對液相柱溫箱的長期使用和實驗結(jié)果的可靠性產(chǎn)生積極的影響。

2023-05-26 14:15:35力高泰新品 ‖ 機載高精度N2O、CH4、CO2溫室氣體測量平臺: 根據(jù)世界氣象組織WMO溫室氣體公報（第18期，2022/10/26），世界平均地表CO2、CH4和N2O的濃度持續(xù)增高，其中CO2為415.7±0.2 ppm，CH4為1908±2 ppb，N2O為334.5±0.1 ppb?，F(xiàn)有溫室氣體觀測方法包括遙感衛(wèi)星的柱濃度測量、大氣本底濃度測量、城市高塔大氣濃度測量、渦度相關(guān)通量觀測、近地面大氣廓線測量、土壤溫室氣體通量測量、地基傅里葉變換光譜法遙測等。對于更高時空分辨率的地表測量需求，如近地表溫室氣體泄漏監(jiān)測、特定區(qū)域溫室氣體排放強度評估、衛(wèi)星遙感溫室氣體數(shù)據(jù)驗證等，都需要創(chuàng)新的觀測技術(shù)和方法。目前，遙感衛(wèi)星可用于大氣柱濃度溫室氣體的測量，結(jié)合使用高塔和無人機觀測，可以對區(qū)域尺度的溫室氣體排放進行評估。其中，由于無人機溫室氣體觀測具有機動靈活的特點，可以幫助研究者們獲取更高時空分辨率的數(shù)據(jù)，成為衛(wèi)星遙感和定點高塔觀測數(shù)據(jù)的有益補充。衛(wèi)星、飛機和無人機的典型測量范圍圖源/ Bing Lu等，2020前人的部分工作包括：在固定翼飛機上（SkyArrow ERA，意大利Magnaghi Aeronautica S.p.A.公司）搭載LI-7500 二氧化碳和水汽分析儀（Gioli B等，2006，2007；Carotenuto F等，2018），測量大氣邊界層的CO2通量以及估算點源CO2釋放強度；搭載LI-7700甲烷分析儀（Gasbarra D等，2019），研究垃圾填埋場的CH4排放。LI-7500應(yīng)用于Sky Arrow ERA 測量平臺圖源/trevesgroup.com近些年來，隨著激光光譜技術(shù)的進步，光反饋-腔增強激光吸收光譜技術(shù)（OF-CEAS）脫穎而出。這種新技術(shù)在極大提高測量精確度（詳見下文的說明）的同時，實現(xiàn)了光腔縮小的目標(biāo)。如LI-COR推出了系列高精度溫室氣體分析儀，光腔體積只有6.41cm3，極大縮短了測量響應(yīng)時間——小于2秒；另外這種技術(shù)能耗低，僅為22w，兩節(jié)鋰電支持8個小時的測量。重量也僅有10.5kg，非常適合在無人機上使用。為滿足新興科研需求，北京力高泰科技有限公司與天津飛眼無人機科技有限公司合作，共同開發(fā)出了機載高精度N2O、CH4、CO2溫室氣體測量平臺。采用光反饋-腔增強激光吸收光譜技術(shù)（OF-CEAS），高精度測量N2O、CH4、CO2濃度，適合移動式大氣濃度測量。2018年推出LI-7810高精度CH4、CO2、H2O分析儀LI-7815高精度CO2、H2O分析儀2020年推出LI-7820高精度NO2、H2O分析儀2023年推出LI-7825高精度CO2同位素、NH3分析儀測量平臺主要技術(shù)參數(shù)溫室氣體測量響應(yīng)時間（T10-T90）：≤2s測量精度：CO2: 0.04ppm@400ppm（5s數(shù)據(jù)平均）CH4: 0.25ppb@2000ppb（5s數(shù)據(jù)平均）N2O: 0.20ppb@330ppb（5s數(shù)據(jù)平均）LI-7825精度δ13C 1秒信號平均為 < 0.5 ‰；5分鐘信號平均為0.04 ‰δ18O5分鐘信號平均為 < 0.1 ‰@400 ppmδ17O5分鐘信號平均為 < 0.4 ‰@400 ppm起飛重量：45kg工作時間：>45分鐘標(biāo)準(zhǔn)巡航速度：8m/smax巡航速度：15m/s抗風(fēng)能力：max5級風(fēng)使用環(huán)境：-20℃~45℃；可小雨中飛行測量高度：0-2000m應(yīng)用案例A Pilot Experiment使用機載高精度CH4、CO2溫室氣體測量平臺，研究某工業(yè)園區(qū)的溫室氣體排放。測量期間假設(shè)：（1）工業(yè)園區(qū)處于不間斷的常規(guī)運行狀態(tài)；（2）飛行測量期間大氣條件穩(wěn)定；（3）大氣邊界層內(nèi)溫室氣體和氣象條件的垂直變化遠大于水平變化；（4）測量高度的溫室氣體與空氣混合充分，且以平流為主。根據(jù)以上條件，飛行需要滿足的低度應(yīng)大于粗糙度子層（通過風(fēng)溫濕廓線確定，或估算為研究區(qū)內(nèi)建筑物平均高度的3倍），并位于近地層內(nèi)。無人機應(yīng)盡量保持勻速運動并平穩(wěn)飛行，俯仰角不大于5°，橫滾角不大于20°，盡量保持與地面的相對高度穩(wěn)定（仿地飛行）。需要在大氣邊界層湍流發(fā)展顯著的時間段開展測量，一般為上午10:00至下午4:00。同時，為了盡可能減少垂直輸送方向上的誤差，風(fēng)速以2-3級為宜，避免在陰天、雨天等不利氣象條件下開展監(jiān)測。采用基于控制體積的質(zhì)量守恒法對園區(qū)開展走航式測量，此方法也稱為自上而下排放強度反演算法（Top-down Emission Rate Retrieval Algorithm, TERRA）。根據(jù)對園區(qū)不同高度監(jiān)測斷面的測量數(shù)據(jù)，計算得到東西南北四個斷面的平流通量以及垂直向上的溫室氣體排放強度。飛行中的機載高精度CH4、CO2溫室氣體測量平臺樣地與方法Materials and Methods該樣地平均海拔1400m，年降雨量小于300mm，主導(dǎo)風(fēng)向偏西風(fēng)。在2022年12月進行試飛。主要進行兩方面測量：（1）背景樣地大氣CH4、CO2濃度垂直廓線；（2）沿工業(yè)園區(qū)外圍飛行，測量垂直大氣方向上CH4和CO2濃度。另外，飛行過程中會同步采集風(fēng)向、風(fēng)速、空氣溫濕度、大氣壓強、經(jīng)緯度坐標(biāo)、海拔信息等。測量航跡原始數(shù)據(jù)質(zhì)量控制QA/QC采用滑動均值濾波方法對所有數(shù)據(jù)進行異常值檢驗，對大于5倍測量數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差的點位，標(biāo)記為異常值并剔除，用線性插值方法進行數(shù)據(jù)插補。一個測量架次，如果異常數(shù)據(jù)超過30%，標(biāo)記為無效測量，需要重新補測。實驗結(jié)果Results背景樣地大氣廓線就CO2而言，飛行上升過程測量的CO2濃度要低于在下降過程中測量的濃度。在飛行上升過程中，近地面測得的CO2濃度高，約為715mg/m3；隨著測量高度的攀升，CO2濃度存在下降的趨勢，在1900m至2000m時，CO2濃度降低至約680mg/m3。在下降過程中，2000-1900米區(qū)間內(nèi)存在一個小高峰，濃度約為800mg/m3，約1600m-1700m之間存在一個峰值，濃度約為900mg/m3。CO2 大氣廓線CH4 大氣廓線就CH4而言，飛行上升過程測量的CH4濃度要略低于在下降過程中測量的濃度。近地表的CH4濃度高，約為1.24mg/m3。隨著高度增加，CH4濃度下降，在2020米左右時，CH4濃度降至1.16 mg/m3。工業(yè)園區(qū)在園區(qū)南部，測量得到3處高CO2濃度區(qū)，一處距離地表75-100m處，濃度約為495ppm；第二處距地面175-200m處，濃度約為505ppm；第三處距地面100-125m，濃度約為520ppm。CH4數(shù)據(jù)類似，距離地面100-125m處，存在CH4高濃度區(qū)域，濃度約3794.35ppb。CO2數(shù)據(jù)的空間網(wǎng)格化CH4數(shù)據(jù)的空間網(wǎng)格化排放強度計算根據(jù)標(biāo)量守恒方程和散度定理，認為控制體積內(nèi)的質(zhì)量變化與通過控制體積表面的綜合質(zhì)量通量相等?？梢酝ㄟ^在排放源周圍構(gòu)建控制體積，在忽略大氣沉降的情況下，對控制體積四個表面和上表面進行通量計算，然后進行積分，最終獲得排放控制體積內(nèi)部的排放強度。數(shù)據(jù)顯示，該工業(yè)園的CO2的排放強度約為12.539 kg/s ± 0.640 kg/s；CH4排放強度為 21.521 g/s ±3.424 g/s。實驗結(jié)論Conclusions使用機載高精度N2O、CH4、CO2溫室氣體測量平臺，結(jié)合數(shù)學(xué)模型，能夠?qū)μ囟▍^(qū)域的溫室氣體排放強度進行定量評估。參考文獻【1】世界氣象組織溫室氣體公報 - 第18期【2】Bing Lu, Phuong D. Dao, Jiangui Liu, Yuhong He, Jiali Shang. 2020. Recent advances of hyperspectral imaging technology and applications in agriculture. Remote Sensing 12(16): 1-44.【3】Carotenuto F, Gualtieri G, Miglietta F, et al. Industrial point source CO 2 emission strength estimation with aircraft measurements and dispersion modelling[J]. Environmental monitoring and assessment, 2018, 190: 1-15.【4】Gasbarra D, Toscano P, Famulari D, et al. Locating and quantifying multiple landfills methane emissions using aircraft data[J]. Environmental Pollution, 2019, 254: 112987.【5】Gioli B, Miglietta F, Vaccari F P, et al. The Sky Arrow ERA, an innovative airborne platform to monitor mass, momentum and energy exchange of ecosystems[J]. 2006.