為什么多光譜/高光譜相機（400-1000nm）波段“看得見“紫外區的污染物？
一個令人困惑的現象
如果你查閱水質監測的技術參數，會發現一個有趣的現象：
污染物的"身&份&證照片"（特征吸收峰）其實長在紫外區：
COD（化學需氧量）：主要在 254nm 附近有強吸收
氨氮：特征吸收在 200-230nm 區間
總磷、總氮：敏感波段多在 350nm 以下
這就引出了一個關鍵問題：為什么無人機多光譜和高光譜不使用紫外波段，卻仍能監測這些污染物？
答案是：這不是"直接拍照"，而是"邏輯推理"——就像你雖然沒看見某人進門，但能通過門口的腳印、溫度變化、氣味殘留推斷出"有人來過"。
核心技術原理:與光學活性物質的統計學相關性邏輯
180-350nm 紫外區：光子能量高，可激發有機物中的共軛雙鍵、羰基、羥基，以及無機物中的含氮 / 磷官能團發生電子躍遷，因此 COD（有機物）、氨氮（-NH?）、總磷（PO?3?）等在紫外區有明確的特征吸收峰。
400-900nm 為可見光 - 近紅外區：光子能量低，僅能激發分子的振動躍遷（如氫鍵、分子轉動），無法激發COD、氨氮、總磷、總氮的電子躍遷，所以在該波段既沒有電子躍遷產生的特征吸收峰，也沒有足夠強的振動躍遷信號，因此無直接可檢測的光譜特征。
COD等與光學活性物質的統計學相關性邏輯：光學活性物質（CDOM、SS、藻類色素）是 400-900nm 波段的 “光譜響應載體"，它們與 COD、氨氮、總磷、總氮的相關性，本質是物質存在的伴生關系或因果關系，具體對應如下：
從"直接識別"到"關聯反演"實現路徑
400-900nm波長核心原理是通過間接關聯模型反演，而非直接檢測目標物的特征紫外吸收峰。具體實現路徑可以分為以下 4 個關鍵環節：
1. 利用目標指標與水體光學活性物質的相關性
COD、氨氮、總磷、總氮等指標本身在 400-900nm 可見光 - 近紅外波段沒有明顯特征吸收，但這些指標會與水體中有色可溶性有機物（CDOM）、懸浮物（SS）、藻類色素等光學活性物質存在顯著的統計學相關性。
例如：COD 的含量與水體中 CDOM 的濃度正相關，而 CDOM 在 400-600nm 波段有強烈的吸收特征；總磷、總氮的含量會影響藻類繁殖，進而改變水體在 600-700nm 波段的散射和吸收特性。多光譜設備通過采集 400-900nm 的光譜數據，即可捕捉這些光學活性物質的信號，為反演目標指標提供基礎數據。
2、構建基于大量樣本的數學反演模型
建基于大量樣本的數學反演模型設備廠商通過現場實測 + 實驗室分析的方式，建立光譜數據與目標指標的定量關聯模型。
3、規避紫外波段在線監測的技術短板
180-350nm 紫外波段的光在水體中存在穿透性差、易受干擾、設備維護成本高的問題，不適合長期實時在線監測：
紫外光在水中衰減極快，尤其是濁度較高的水體，有效檢測路徑短，難以實現大范圍、高精度的測量；
紫外波段易受水中硝酸鹽、亞硝酸鹽等物質的干擾，且需要石英材質的光學窗口，易被水體中的油污、微生物污染，需要頻繁清洗校準；
而 400-900nm 的可見光 - 近紅外光穿透性強，光學組件可采用更耐用的玻璃材質，維護周期長，更適配在線監測的場景需求。
4、結合輔助參數進行模型修正
為了提升反演精度，設備通常會集成溫度、濁度、pH等輔助傳感器，對模型結果進行實時修正。例如：
溫度升高會導致水體光學特性變化，進而影響光譜信號；
高濁度水體的散射效應會掩蓋 CDOM 的吸收信號，通過濁度數據可以對光譜數據進行補償，減少測量誤差。
小結
這種間接反演的方式，精度會受水體基質的影響 —— 不同流域、不同污染類型的水體，光學活性物質與目標指標的關聯規律不同。因此廠商會針對不同應用場景優化模型參數，部分設備還支持用戶上傳本地水樣數據進行模型定制。
