研究目的
利用无人机热红外测量研究集中式与弥散式海底地下水排泄（SGD）的时空变异性。
研究成果
利用无人机热红外测量结合连续空间与时间尺度，能更有效地识别被侧向流动力学掩盖的集中型海底地下水排放（SGD）热点，揭示SGD引发的热异常时空变化规律（集中型最高达155%，弥散型达600%），并发现弥散型SGD中20-78秒的短周期波动（与管道成熟度-几何形态及波浪增水相关）。该方法通过解决单幅图像法的时间不确定性并优化采样策略，提升了SGD监测与量化精度。
研究不足
技术限制包括：需要刚性图像部分（如陆地）以实现精确的图像配准，从而将可调查区域限制在近岸区域；飞行高度限制影响空间覆盖范围；无人机飞行时间（最长数十分钟）无法实现长期连续监测；传感器问题（如广角镜头导致的几何畸变和微测辐射热计的热漂移）可能引入误差。自然限制包括：地下水与周围水体之间需存在足够温差才能检测到海底地下水排放（SGD），且强烈的横向水流动态可能掩盖SGD点位或地形效应。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用搭载热成像相机的无人机悬停于死海预定义的海底地下水排泄（SGD）点位，以4-5赫兹频率记录热辐射数据，结合连续空间与时间尺度进行SGD调查。方法包括图像配准、方差分析以及时空与周期性分析。
2：样本选择与数据来源：
研究区域为死海已知SGD点位，数据采集于2016年2月10日当地时间12:43至12:50。使用670帧热辐射影像（167秒内拍摄），结合岸上泉眼与集中SGD点位的采样水质化学数据。
3：实验设备与材料清单：
无人机（geo-X8000型号）、热成像相机（FLIR Tau2配19毫米镜头）、ThermalCapture辐射测量模块及图像采集器（TeAx科技）、铝制反光板（35厘米×70厘米）、MATLAB 2016数据处理软件、WTW 350i与梅特勒-托利多密度仪用于水质分析、PHREEQC配合Pitzer数据库进行地球化学建模。
4：实验流程与操作步骤：
无人机在65米高度悬停并记录热成像。通过MATLAB基于强度的配准方法对图像进行配准、归一化与掩膜处理。采用方差阈值与形态学运算划分集中与弥散SGD点位。时空分析包含剖面提取与自相关法周期性检测。
5：数据分析方法：
图像配准与归一化、方差计算、中值滤波剖面提取、自相关周期性分析，以及基于PHREEQC的反向地球化学建模。
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获取完整内容-
Thermal Camera
FLIR Tau2
FLIR
Measures upwelling long-wave infrared radiation for detecting SGD-induced thermal anomalies.
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UAV
geo-X8000
Hovering over a predefined location to record thermal radiation images for spatio-temporal analysis of SGD.
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ThermalCapture Radiometry Module and Image Grabber
TeAx Technology
Captures and processes thermal radiation data from the FLIR Tau2 camera.
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Aluminium Reflectors
Used as ground control points for image registration and accuracy assessment.
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MATLAB
2016
Used for image registration, data processing, variance calculation, and spatio-temporal analysis.
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WTW 350i
WTW
Measures physico-chemical on-site parameters (temperature, pH, electrical conductivity) for water chemistry analysis.
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Density Meter
Mettler Toledo
Measures water density for characterizing groundwater and ambient water properties.
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PHREEQC
Used for inverse geochemical modeling to analyze water–rock interactions.
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