Multispectral ecological control of parameters of water environments using quadrocopter

Abstract

Метою роботи є вдосконалення методів і засобів екологічного моніторингу параметрів водних середовищ за допомогою квадрокоптера з мультиспектральною камерою. Досліджено процес непрямого вимірювання біомаси та пігментних параметрів фітопланктону в приповерхневому шарі водних об’єктів. Проаналізовано інструментальні та методичні похибки непрямих вимірювань у приповерхневому шарі водного середовища із застосуванням розроблених засобів екологічного контролю. Вплив змін спектральних характеристик освітлення скориговано відносно об’єкта з відомими спектральними характеристиками коефіцієнта дифузного відбивання. У ході множинної регресії отримано рівняння регресії, що дають змогу визначати біомасу та пігментні параметри фітопланктону на основі оброблення мультиспектральних зображень. Аналіз похибок вимірювання використано під час застосування восьмиканальних мультиспектральних камер CMS. Оптимальні довжини хвиль спектральних каналів та їх кількість обрано з умови забезпечення мінімального значення сумарної похибки.

The aim of the work is to improve the methods and means of environmental monitoring of the parameters of aqueous media using a quadrocopter with a multispectral camera. The process of indirect measurement of biomass and pigment parameters of phytoplankton in the near-surface layer of the water objects is investigated. Instrumental and methodical errors of indirect measurements in the near-surface layer of the aquatic environment with the use of the developed means of ecological control are analyzed. The effect of changes in the spectral characteristics of illumination was corrected with respect to the object with known spectral characteristics of the diffuse reflection coefficient. In the course of multiple regression, regression equations were obtained that allow determining biomass and pigment parameters of phytoplankton based on processing of multispectral images. An analysis of measurement errors was used when using the eight-channel multispectral cameras CMS. Optimal wavelengths of spectral channels and their number are selected from the condition of ensuring a minimum value of the total error.