HydroColor: Water Quality App

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關於此應用程式

HydroColor 是一款水質應用程序,它使用智慧型手機的數位相機來確定天然水體的反射率。利用這些信息,HydroColor 可以估算水的濁度 (0-80 NTU)、懸浮顆粒物濃度 (SPM) (g/m^3) 以及紅色反向散射係數 (1/m)。重要提示:HydroColor 需要使用 18% 攝影師灰卡作為參考。灰卡在攝影店和網路上隨處可見。有關灰卡的更多信息,請訪問支援網站。


HydroColor 具有易於使用的介面,可引導使用者完成三個影像的收集:灰卡影像、天空影像和水影像。為了確保最佳效果,HydroColor 利用裝置的 GPS、陀螺儀和指南針來幫助使用者收集這些影像。收集影像後可以立即進行分析。在分析影像時,HydroColor 計算相機 RGB 色彩通道中水體的反射率。然後,它使用反射率值來確定水的濁度(以 NTU(濁度濁度單位)表示)。

資料會立即保存,並可透過 HydroColor 再次存取或從 HydroColor 的資料資料夾下載到電腦上。該文字檔案包含有關測量的附加信息,包括:緯度、經度、日期、時間、太陽天頂、太陽方位角、手機航向、手機間距、曝光值、RGB 反射率和濁度。

怎麼運作的:

HydroColor 使用相機作為簡單的光感測器(光度計)。相對光強度可以透過曝光標準化相機像素值來測量。因此,相機的三個顏色通道(RGB:紅、綠、藍)提供了可見光譜三個區域的光強度測量。

在水影像中測量的光強度針對錶面的天空反射進行校正(使用天空影像)。校正後的水影像提供了從水中發出的光的強度和顏色。這是使用灰卡影像透過環境照明進行標準化的。最終產品是對水的反射率進行幾乎與照明無關的測量,稱為遙感反射率。在海洋學中,衛星用於從太空計算相同的產品(遙感反射率)。

反射率與水中懸浮顆粒的數量和類型直接相關。渾濁度(即懸浮沉積物)的增加將導致更大的光散射並增加水的整體反射率。含有色素的顆粒,例如浮游植物(藻類),會吸收可見光譜特定區域的光。因此,可以透過比較 RGB 通道中的相對反射率來檢測含有顏料的顆粒。

HydroColor 用於測量反射率的方法已發表在同行評審期刊《感測器》上,並且可在線上免費取得(注意:自本出版物發布以來,HydroColor 已更新為使用來自相機感測器的 RAW 數據):

盧,T.; Boss, E. HydroColor 應用程式:使用智慧型手機相機進行水面遙感反射率和濁度測量。感測器 2018, 18, 256。https://doi.org/10.3390/s18010256。
更新日期
2023年11月12日

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