基于无人机热红外摄影的土壤重金属污染范围监测方法研究

严小坚 张敏 严小兵 王羿 郑嘉豪

摘要：为实现土壤重金属污染范围的宴时准确监测，研究针对范围监测结果与实际面积不一致的问题，采用无人机热红外摄影技术优化设计土壤重金属污染范围监测方法。利用无人机热红外摄影技术生成土壤区域图像，通过辐射校正、几何校正等步骤实现初始土壤区域图像的预处理。从温度、光谱、纹理等方面提取区域图像特征采用特征匹配的方式确定土壤重金属污染区域，通过污染区域面积的几何计算与动态更新，实现土壤重金属污染范围的监测。结果表明，该方法的监测结果与实际面积基本一致，最高误差仅为0.2 km2，验证了该方法的有效性。

关键词：无人机摄影；热红外摄影；土壤污染；重金属污染；污染范围监测

中图分类号：X833 文献标志码：B

前言

在当今工业化和城市化进程中，“人－资源－环境”矛盾日益凸显，土壤污染也变得日益严峻。如土壤中含有太多有害物质，超出土壤自身的净化能力，会导致土壤组成、食品安全以及土地的可持续利用等带来巨大的环境风险。在土壤中，重金属是最重要污染物，主要包括汞、镉、铅、铜、铬、砷、镍、铁、锰和锌等。由于这些重金属无法被土壤微生物降解，并转化成具有更高毒性的甲基化合物，有些甚至经过食物链，对人体健康造成严重危害。

从现阶段的发展情况来看，发展较为成熟的监测方法主要应用了决策单元－多点增量采样法、MCR模型以及微生物库仑量抑制率理论，然而现有的污染范围监测方法存在监测不准确的问题，为此引入无人机热红外摄影技术。