基于無人機熱紅外攝影的土壤重金屬污染范圍監測方法研究

嚴小堅 張敏 嚴小兵 王羿 鄭嘉豪

摘要：為實現土壤重金屬污染范圍的宴時準確監測，研究針對范圍監測結果與實際面積不一致的問題，采用無人機熱紅外攝影技術優化設計土壤重金屬污染范圍監測方法。利用無人機熱紅外攝影技術生成土壤區域圖像，通過輻射校正、幾何校正等步驟實現初始土壤區域圖像的預處理。從溫度、光譜、紋理等方面提取區域圖像特征采用特征匹配的方式確定土壤重金屬污染區域，通過污染區域面積的幾何計算與動態更新，實現土壤重金屬污染范圍的監測。結果表明，該方法的監測結果與實際面積基本一致，最高誤差僅為0.2 km2，驗證了該方法的有效性。

關鍵詞：無人機攝影；熱紅外攝影；土壤污染；重金屬污染；污染范圍監測

中圖分類號：X833 文獻標志碼：B

前言

在當今工業化和城市化進程中，“人－資源－環境”矛盾日益凸顯，土壤污染也變得日益嚴峻。如土壤中含有太多有害物質，超出土壤自身的凈化能力，會導致土壤組成、食品安全以及土地的可持續利用等帶來巨大的環境風險。在土壤中，重金屬是最重要污染物，主要包括汞、鎘、鉛、銅、鉻、砷、鎳、鐵、錳和鋅等。由于這些重金屬無法被土壤微生物降解，并轉化成具有更高毒性的甲基化合物，有些甚至經過食物鏈，對人體健康造成嚴重危害。

從現階段的發展情況來看，發展較為成熟的監測方法主要應用了決策單元－多點增量采樣法、MCR模型以及微生物庫侖量抑制率理論，然而現有的污染范圍監測方法存在監測不準確的問題，為此引入無人機熱紅外攝影技術。