水污染的毫米波輻射監控理論與關鍵技術研究

《水污染的毫米波輻射監控理論與關鍵技術研究》是依託南京理工大學，由張光鋒擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：水污染的毫米波輻射監控理論與關鍵技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張光鋒
• 依託單位：南京理工大學

項目摘要

隨著經濟和社會的快速發展，我國沿海及內陸地區的水污染問題越來越突出。目前我國水污染遙感感測器主要集中在光學、紅外波段和雷達體制，微波尤其是無源毫米波成像在水污染監控領域的相關研究遠未達到實用化的程度，因此開展典型水污染源毫米波輻射特性建模、實時成像監測與圖像特徵提取技術研究，可彌補國內相關領域研究的薄弱環節。異於雷達散射特性，該項研究選題立足於毫米波輻射信息獲取，根據我國內陸省份水污染治理的實際需要，提出一種基於毫米波輻射特性的新型水污染成像監控方法，分別採用多個毫米波波段輻射特性測試與成像系統獲取水污染區域的毫米波輻射測量數據和圖像信息，進而研究污染水域的毫米波輻射建模方法、圖像預處理、特徵提取與識別技術。預期定量的水污染測試與評價方法將為我國內陸水域污染監控和防治的順利實施提供理論和技術支撐，研究結果具有廣泛的通用性並能產生巨大的社會和經濟效益。

結題摘要

水污染影響了我國經濟的發展和人民生活質量的提高，相關監測方法和手段已成為世界各國研究的熱點。在無源毫米波目標輻射特性、探測和成像技術的基礎上，本項目從理論和實驗上驗證了水面及水體污染物輻射特性與背景的差異，實現了對我國沿海及內陸典型水域目標及污染物的測試試驗。重點開展了開展典型水面植被、生活廢棄物以及金屬目標的毫米波輻射特性建模與實驗分析、開展了典型水面目標和植被的成像方法和監測技術研究，開展了水面植被及目標的圖像特徵提取技術研究，以上研究內容彌補了國內相關研究的薄弱環節。通過江蘇無錫太湖目標輻射特性實驗、上海崇明島水域目標輻射特性實驗、武漢東湖水域測試試驗，江蘇句容14所測試基地實驗、南京東窪子目標輻射特性試驗實驗以及南京理工大學校內大量的實驗表明，本項目提出的毫米波輻射特性監測典型水域污染物是可行有效的的，獲取了水面植被（藍藻、蓮類、水葫蘆、落葉等）、水上金屬目標以及塑膠類、紙箱類、金屬類的生活廢棄物的實測數據和對比度探測模型。配套研製、開發出有線、無線的毫米波輻射計數據採集與成像的軟硬體系統，尤其通過上海青浦區毫米波輻射計無人機掛飛試驗，改變了傳統的毫米波輻射特性測試中對於場地、儀器設備以及觀測角度的限制，從理論和技術上為將來水面實時監控提供了飛行物質平台。作為光學與雷達SAR成像的補充，該項研究立足於毫米波輻射信息，項目執行中相關研究逐步從理論走向實用化的程度，使得毫米波段輻射探測成像系統獲取水污染區域的數據圖像信息已成為可能。相關的研究理論和方法已經申請並陸續獲得發明專利、實用新型專利的授權，相關的技術方法和系統已經推廣用於目標特性的理論分析與實際測試，產生的社會效益日益顯現。預計水污染測試方法與預警機制將為我國內陸水域污染監控和防治的順利實施提供理論和技術支撐，而且研究結果具有廣泛的通用性可以移植於其它重要領域，並能產生巨大的社會價值和經濟效益。