城市内陆小微河道具有宽度窄、沿岸环境复杂、污染突发性强等特点，传统人工采样与固定站监测存在周期长、点位有限、难以及时捕捉异常等问题，难以满足精细化管控需求。彩谱科技FS-60C无人机高光谱相机凭借连续光谱采集与高空间分辨率优势，在镇江古运河水质反演与污染溯源项目中完成落地应用，为河道常态化、快速化监测提供可复用的技术路径。

一、项目背景与监测需求

镇江古运河是城市重要生态与文化廊道，受初期雨水、管网混接等影响，河道易出现局部水质波动，需对总氮TN、总磷TP、溶解氧DO、氨氮NH₃-N、化学需氧量COD、叶绿素a Chl-a等关键指标开展大范围、高频次监测，并定位异常区域、支撑污染溯源与治理效果评估。

项目核心需求：

l 同步获取河道全域光谱数据与水质参数，建立稳定反演关系

l 实现多指标空间分布可视化，直观呈现污染热点

l 验证设备在城市窄河道场景的适用性与数据可靠性

二、数据采集与处理流程

1. 同步采集在虎踞桥——塔山路、解放路——塔山路、谷阳路——楚桥路等河段布设采样点，无人船+人工岸边同步取水，RTK记录点位坐标；无人机沿规划航线飞行，获取FS-60C高光谱影像，确保时间与空间一致。

2. 预处理流程

· 辐射定标：DN值转辐射亮度/反射率

· 反射率校正：标准白板校准，提升数据准确性

· 阴影去除：基于HSI色彩空间补偿，还原阴影区信息

· 水体提取：NDWI指数+人工解译，剔除陆地干扰，提取纯净水体光谱

3. 光谱与水质相关性分析对比原始光谱与微分处理后光谱，微分处理可显著提升水质参数与光谱的相关性；项目中DO与NH₃-N呈现较强负相关，TDS与电导率呈现较强正相关，为多指标联合反演提供依据。

三、反演模型与应用效果

1. 多指标反演表现以相关性较高的光谱波段为输入，构建经验模型与机器学习模型对比，FS-60C高光谱数据支撑的反演结果呈现以下特点：

l TN、TP等指标可建立稳定多项式关系

l 随机森林模型在多参数反演中表现稳定，验证集决定系数与误差控制良好

l 光谱数据反演效果一致性较强，在不同河段验证中具备可迁移性

2. 空间分布可视化将反演模型嵌入高光谱影像，生成TN、TP、DO、COD等指标空间分布图，可清晰识别：

l 居民区、学校沿岸河段指标相对集中

l 排口附近出现局部异常高值区

l 植被覆盖岸段水质参数相对平稳分布图与实地采样趋势一致，可快速定位污染热点，辅助溯源排查。

3. 场景价值总结

· 覆盖范围广：一次飞行完成全河段扫描，弥补传统点位监测盲区

· 响应速度快：当天获取影像与初步反演结果，便于及时处置突发异常

· 数据维度丰富：连续光谱支撑多参数同步反演，减少重复作业

· 适配性强：适合城市窄河道、复杂沿岸环境，可灵活调整航线与高度

四、FS-60C在河道水质监测中的推广价值

本次镇江古运河实践表明，FS-60C高光谱相机可有效支撑城市小微河道快速监测、异常预警、污染溯源、效果评估全流程需求，适合推广至：

l 城市内河、沟渠、景观水体常态化巡查

l 雨期、汛期等污染高发时段应急监测

l 黑臭水体治理、生态修复效果动态评估

l 工业园区、居民区沿岸管网混接排查

依托高光谱数据的“图谱合一”特性，结合轻量化建模与可视化输出，FS-60C 为水环境管理从“点监测”向“面监测”转型提供稳定、高效的技术装备支撑。

产品推荐

FS60-C机载高光谱相机

l 光谱范围：400-1000nm

l 光谱分辨率：2.5nm

l 光谱波段：1200

l 空间像素数：1920