图1 陆基遥感系统的原理和结构示意图

　　该系统主要由高光谱测量仪器、数据处理平台和远程访问控制、显示和存储平台等三部分组成（图1）。高光谱测量仪测定的水体光谱反射率信号，通过嵌入AI芯片处理器（数据处理平台）的反演算法，转化为叶绿素a信息。光谱反射率和叶绿素a数据通过无线传输设备进行远程访问控制、显示和存储。通过系统评估近几十年来应用最广泛的三种叶绿素a遥感反演的经验算法、半分析算法以及机器学习算法等，遴选了建模和验证精度最高的反演模型作为陆基遥感系统叶绿素a提取的主要模型（图2）。

图2 陆基高光谱遥感监测系统机器学习算法检验与校正精度结果

　　架设在太湖的陆基高光谱遥感监测系统清晰捕捉到2021年8月发生的两次藻类水华形成过程（图3）。除了藻类水华以外，陆基遥感系统亦可同步监测水体透明度、悬浮物、总氮、总磷、高锰酸盐指数、营养状态指数、藻密度等多个水生态环境参数，可为藻类水华发生机理研究提供精细化观测和科学证据。该观测系统主要有以下优势：（1）低成本、环保的方式实时、连续地提供藻类水华的高频数据；（2）水体信号不受大气影响，不需要进行复杂的大气校正；（3）适用于中小型河流、湖泊的藻类水华动态监测；（4）嵌入的AI芯片支持算法快速替换和升级以及远程控制和数据访问。目前该系统已广泛应用于广东、四川、江苏、浙江、北京等数十个重要水体的水质监测。