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美国地球物理学会会刊报道南科大郑一课题组在水文传感和物联网技术方向研究成果

2019-06-21

近日,美国地球物理学会(American Geophysical Union,AGU)在其会刊《地球与空间科学新闻》(Eos)的“焦点研究”(Research Spotlight)栏目,以“Ordinary Security Cameras Could Keep an Eye on Rainfall”(普通安防摄像头或可以监控降雨)为题,详细报道了南方科技大学环境科学与工程学院教授郑一课题组在水文传感和物联网技术方向的最新研究进展。

Eos是全球地球与空间科学研究领域最新前沿动态的权威发布平台,其“焦点研究”栏目由AGU从旗下所有期刊中挑选少数具有重要影响力的成果进行报道。此次报道所评述的郑一课题组研究成果于2019年3月发表在国际水资源领域顶级期刊《水资源研究》(《Water Resources Research》)上,题为《推进水文领域的机会感知:一种用普通监控摄像头测量降雨量的新方法》。

Eos官网对郑一课题组最新研究进展的新闻报道

Eos在其报道中指出,这项研究提出了一种测量环境数据的新思路,即通过“机会感知(opportunistic sensing)”的策略,从原本与环境监测无关的安防摄像头所拍摄到的视频中,提取实时的降雨信息。该研究团队利用计算机视觉技术,开发出了一种降雨视频雨纹提取和分割算法,结合几何光学和雨滴谱特征分析,实现降雨量的高频定点估算。

通过监控摄像头测量降雨量的示意图

研究团队还通过计算机模拟实验和现场真实场景测试研究了这种方法的有效性和稳定性。这种方法与传统降雨测量手段相比,具有成本低廉、空间分辨率高、局部实时性等特点。通过这种方法,城市街区中密布的监控摄像头可以作为捕获实时降雨数据的监测网络,从而服务于气候模拟、洪水预测、水资源管理和其它水环境监测用途。

南方科技大学校园内的现场实验

该研究实现了之前只是概念性的基于视觉的降雨监测方法,摆脱了以往研究需要在无扰动背景墙前专门布设的高清摄像机进行雨量识别的应用场景限制。郑一说,研究团队开发的雨纹识别算法结合几何光学与气象水文学理论分析,使得成本低廉的监控摄像头在复杂的环境背景下也能高效地测量降雨。“就好比原来计算机只有科研部门能用,现在家家户户都能用”。这项技术对环境传感网络和物联网技术的发展具有重要意义。

Eos在报道中特别提到,该研究团队目前正在与当地气象部门合作,准备在深圳这座中国科技大都会应用这项新方法。

环境学院南科大-新加坡国立大学联合培养博士生蒋世杰为论文第一作者,郑一为论文通讯作者。该项研究获得国家自然科学基金委、国家环境保护流域地表水-地下水污染综合防治重点实验室以及广东省土壤与地下水污染防控及修复重点实验室的资助。

报道链接:https://eos.org/research-spotlights/ordinary-security-cameras-could-keep-an-eye-on-rainfall

论文链接:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2018WR024480