研究背景
海岸带高强度开发导致近岸水体出现持续性或偶发性污染与废弃物问题。欧洲卫生部门建议根据欧盟指令2006/7/EC开展监测工作，其中，肠球菌（intestinal enterococci）和大肠杆菌（Escherichia coli）是衡量粪便污染的核心指标。然而，传统监测手段面临两大瓶颈：
（1）时效性差：传统培养法耗时长，预警响应滞后；
（2）空间分辨率不足：传统卫星影像分辨率较低且重访周期长，难以捕捉局地细节；
基于此，西班牙加那利群岛拉斯帕尔马斯大学的研究团队在《Marine Pollution Bulletin》发表了一项研究，团队以加那利群岛近岸水体为研究对象，利用搭载高光谱成像仪的无人机结合辐射传输模型开展水质参数反演实验，叶绿素浓度、浊度及细菌含量的反演结果与实验室检测值基本吻合，为高光谱遥感技术在近岸水质快速监测与早期污染预警中的应用提供了方法支撑。
图1.（a）加那利群岛在大西洋的位置及各岛屿名称。（b）试验地点：拉斯帕尔马斯和波多黎各码头（大加那利岛）、马斯帕洛马斯泻湖（大加那利岛）以及拉斯埃拉斯（特内里费岛）。
研究方法
这项研究构建了一套无人机高光谱观测、预处理校正、辐射传输反演、实验室验证的完整技术流程。机载平台采用无人机，搭载 Resonon Pika L高光谱成像仪、辐照度仪以及GPS定位系统。
高光谱成像仪性能：
光谱通道高数：281；
光谱范围：400-1000 nm；
空间通道高数：900；
研究将传感器设置为150个光谱通道，带宽4 nm，覆盖400–1000 nm；
实验室细菌吸收光谱的获取采用台式Pika-L高光谱成像仪，配合样品托盘及稳定光源，在完全遮光条件下对不同浓度的细菌培养液进行扫描成像；
数据处理：研究依次进行图像辐射校正与水面干扰去除、实验室细菌吸收光谱采集与精度验证、辐射传输模型构建与参数迭代反演，最后以实验室检测结果对反演值进行验证比对；
研究区域：西班牙加那利群岛近岸点，包括拉斯帕尔马斯游艇俱乐部码头、波多黎各（大加那利岛）、马斯帕洛马斯泻湖（大加那利岛）和拉斯埃拉斯（特内里费岛）；
图2.（a）由Pika-L高光谱成像仪、云台和无人机组成的高光谱无人机系统。（b）用于生成生物样品吸收光谱的实验室高光谱设备。
表1.对波多黎各、马斯帕洛马斯（大加那利岛）和拉斯埃拉斯（特内里费岛）的叶绿素浓度、浊度和细菌浓度测量结果进行比较。
图3.（a）波多黎各排放点上空飞行区域的RGB高光谱图像叠加正射影像（谷歌地球）。（b）叶绿素浓度RTM图像，单位为mg·m⁻³。（c）浊度RTM图像，单位为NTU。（d）细菌含量RTM图像，单位为CFU/100 ml。
图4.(a) 拉斯埃拉斯（特内里费岛）海岸的飞行区域，基于正射影像图（谷歌地球），标示了样品采集点和无人机起飞位置。(b) 整个区域的处理后高光谱图像，显示了某一点的反射光谱。(c) 生成的RTM叶绿素浓度图（单位：mg·m⁻³）。(d) RTM浊度图（单位：NTU）。
图5.（a）泻湖高光谱图像，显示了采样点和浮游植物含量光谱及其特征峰。（b）通过RTM获得的浊度图像（单位：NTU）。
结论
在加那利群岛贫营养海域及富营养海域的多次试验中，叶绿素浓度与浊度的RTM反演结果与实验室分析高度吻合，无需区域专用模型配置；
该方法将污染事件响应时间由3-4天缩短至约4-6 h，具备作为海岸带水质预警系统重要组成部分的应用潜力；
细菌检测结果初步验证了方法可行性，但仍处于技术初期阶段，需在更复杂环境条件下（风浪、浑浊、低光照等）开展系统性验证与优化；
结语
这项研究的意义，不仅在于提出了一种新的海岸带水质监测方法，更在于展示了高光谱遥感从识别常规水质参数走向服务微生物污染快速预警的应用潜力。面对近岸水体中污染事件突发性强、空间分布变化快、传统检测周期较长等现实问题，无人机高光谱与辐射传输模型的结合，为实现更快速、更精细的风险识别提供了新的可能。当然，细菌含量的遥感反演仍有待在更多场景中持续验证和完善，但这项工作已经为海岸带环境监测、公共健康保障以及智慧化海洋管理打开了值得期待的新方向。
发表期刊：Marine Pollution Bulletin【影响因子：4.9】
研究单位：拉斯帕尔马斯大学、马德里康普顿斯大学等
研究地点：拉斯帕尔马斯游艇俱乐部码头、波多黎各（大加那利岛）、马斯帕洛马斯泻湖（大加那利岛）和拉斯埃拉斯（特内里费岛）
使用设备：Resonon Pika L高光谱成像仪
DOI: https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2025.118705