[实用新型]水体富营养化图像采集装置与分级监测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及水体富营养化研究领域，具体涉及一种水体富营养化图像采集装置与分级监测系统。

背景技术

我国湖泊富营养化事件近年来频频爆发，对湖泊水生态环境、居民生活环境、经济发展等都带来了一定的制约性。从全国范围来看，城市湖泊都已处于重度富营养化或中度富营养化状态，绝大部分大中型湖泊均已具备发生富营养化的条件或处于富营养化状态，太湖、巢湖、滇池等蓝藻频繁暴发。淡水富营养化后，藻类或浮游生物引起的水上覆面物“水华”频繁出现，使饮用水源受到威胁，藻毒素通过食物链影响水生物与人类的健康，给人类和自然界带来巨大的损失或灾害。加强对水体富营养化的防范与控制，建立一套高效水体富营养化水平监测方法体系与技术方案迫切需要。

目前，我国开展的水体富营养化评价与监测工作，主要以水体采样，多项生态因子调查，关键指标的实验室分析为主，并提出主成分分析营养度法(层次分析)、相关加权营养状态指数法水体富营养化解析评价模式。随着遥感卫星的传感器性能的不断提高，国内外学者逐渐开始利用遥感手段开展水质评价工作，

然而，内陆水体光学特性复杂，它不仅受浮游植物的影响，在水体比较浅的情况下，还要考虑水底物质对水体光学性质的影响。与已经步入实用化阶段的海洋水色遥感相比，内陆水体的遥感监测始终是一个难点。并且由于遥感卫星自身的特点，在监测的时间、空间、分辨率等受到一定的限制。例如，遥感卫星经过同一地点的时间受到它飞行周期的限制，采集图像的质量受到天气状况的制约，当迫切需要对某一个湖泊进行监测时，卫星位于该点上空，但由于天气状况不能获得图像，那么就需要下一个过境周期，另外由于卫星的高度相对较高，光波在从水体到传感器的中途能量损失和各种折射、反射较为严重，并且图像分辨率较低。

遥感影像中像元很少是由单一均匀的地物组成的，一般都是几种地物的混合体。因此影像中像元的光谱特征并不是单一地物的光谱特征，而是几种地物光谱特征的混合反映。它给解译造成困扰。在这种情况下，混合像元无论直接归属到哪一种典型地物，都是错误的，因为它至少不完全属于这种典型地物。

此外，利用水体采样进行实验室分析的方法，对于分布范围广泛的水体，采样点分布的合理性以及采样的时间等因素都至关重要，而且采样样本也会随着人的主观行为发生变化。由于水体的流动性，单点的单时刻水体特征不能代表精确反映整个流域水体富营养化的状况。为此要开展相同位置的多次采样，从而对实验室分析结果数据进行平均。

从此可以看出，现有技术的水体富营养化分级监测系统不能满足快速、高效、真实的评价要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种能够达到水体富营养化的快速、高效、真实解析，且图像分辨率高的水体富营养化图像采集装置及分级监测系统。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种水体富营养化图像采集装置，包括：

发出特定波长的光的LED灯，均匀分布在滤光片周围，用于作为光源；

截止所述特定波长以外的光线的滤光片，镶嵌在图像采集装置上，以采集光学图像；

CCD感光器，安装于图像采集装置上，用于将透射到CCD感光器表面的光学图像转换为电信号。

其中，图像采集装置还可以包括模数转换器，与所述CCD感光器连接，用于将电信号进行模数转换。

其中，图像采集装置还可以包括DSP(digital signal processing，数字信号处理)芯片，与所述模数转换器连接，用于将模数转换器转换后的信号转换成适合计算机处理的图像信号。

其中，该特定的波长为4种波长范围的波长，所述滤光片为4片，分别编号为1～4，相应地，编号为1～4的4片滤光片所透过的4种波长范围依次为：0.450-0.515μm、0.63-0.69μm、0.775-0.90μm、2.08-2.35μm。

本实用新型还提供了一种分级监测系统，包括：

上述图像采集装置，用于采集得到适合计算机处理的图像信号，并显示成图像，在计算机屏幕上显示；

存储器，与图像采集装置连接，用于存储图像信号和空间坐标数据。

GPS模块，与存储器连接，用于进行空间定位，测定各曝光点的空间坐标数据；以及

图像处理模块，与存储器连接，用于将图像信号和空间坐标数据进行存储，并将存储的数据进行图像处理。

图像处理模块可以包括污染状况百分比分布图获取模块、营养盐污染图层获取模块以及叶绿素浓度分布图获取模块。