Извлечение информации об осаждении пыли на поверхности листьев и идентификация источников пыли в горной зоне на основе данных Sentinel-2

SHUAI Shuang ,  

ZHANG Zhi ,  

LYU Xinbiao ,  

CHEN Si ,  

MA Zicheng ,  

XIE Cuirong ,  

摘要

Дистанционный мониторинг осаждения пыли на поверхности листьев является одним из важных методов оценки состояния загрязнения пылью в горных районах. По сравнению с природной пылью, обогащённая тяжелыми металлами горная пыль представляет собой более серьёзную угрозу для здоровья человека и роста растительности. Ранее дистанционные наблюдения осаждения пыли преимущественно сосредотачивались на количественной оценке осаждения, без изучения различий между горной и природной пылью. В данной статье на примере свинцово-цинково-серебряного рудника Цзияула-Чаган в Внутренней Монголии с использованием данных Sentinel-2 проведён анализ спектральных характеристик отклика осаждения пыли на листьях. На основе метода выбора главных компонент, ориентированного на признаки (FPCS), извлечены область и интенсивность осаждения пыли. На основе анализа спектральных различий между источниками горной и природной пыли был разработан индекс спектра источника пыли (DSI) для различения горной и природной пыли. Проведен анализ корреляции между типом, интенсивностью осаждения и распределением горных объектов, а также характеристик рассеивания пыли основных горных источников. Результаты показывают, что осаждение пыли приводит к увеличению отражательной способности в видимом диапазоне, снижению в ближнем инфракрасном диапазоне, сдвигу красной кромки растений “в голубую сторону”. По мере удаления от источника пыли отражательная способность уменьшалась в видимом диапазоне, а позиция красной кромки смещалась в сторону более длинноволнового диапазона. Существенные спектральные различия между горной и природной пылью, горные пылевые пиксели показывают поглощение отражательной способности около 864.7 нм. Метод FPCS успешно выделил область и интенсивность осаждения пыли, индекс DSI эффективно разделяет горную и природную пыль, извлечённые пылевые пиксели имеют сильную пространственную корреляцию с горными объектами. Основные источники пыли — отвалы и горные дороги, при этом интенсивность рассеивания и дальность пыли с отвалов превышают аналогичные показатели на дорогах. Исследование может служить технической основой для быстрой оценки состояния загрязнения пылью в горнодобывающей сфере.

关键词

дистанционное зондирование; горная зона; осаждение пыли на листьях; информация об источнике пыли; Sentinel-2; FPCS; индекс спектра источника пыли (DSI)

阅读全文