一种地面工厂监测方法技术

本发明专利技术公开了一种地面工厂监测方法，解决现有监测方法对地面工厂污染点源识别精度差、识别率低的问题。包括以下步骤：获取被监测地区热异常数据；对第I4波段热异常数据按地面坐标剔除置信度为0的热异常点，得到热异常反演结果；对第I1、I2波段热异常数据进行大气校正，计算各地面坐标归一化植被指数；找出被监测地区各地面坐标归一化植被指数最大值；对热异常反演结果进行聚类分析，区分热异常点群；按地面坐标剔除归一化植被指数最大值超正常范围的热异常点群，得到地面工厂辨识点群；对地面工厂辨识点群数据进行外接多边形拟合，建立所述地面工厂排放点源数据库。本发明专利技术实现了地面工厂污染点源的快速有效辨识、定位和面积监测。

A monitoring method for ground factory

【技术实现步骤摘要】
一种地面工厂监测方法
本专利技术涉及热红外遥感监测领域，尤其涉及一种地面工厂监测方法。
技术介绍
现有的卫星遥感技术主要基于1km或更低空间分辨率的卫星遥感数据进行城市热岛效应监测，如MIDIS、AVHRR，仅能够提供较大区域范围的热源宏观信息，无法针对具体的工厂点源进行定位和面积监测。基于米级高空间分辨率的卫星遥感数据，如Landsat、Spot、WorldView，缺点是人力和计算成本较高，且受卫星波段和过境周期的限制，无法做到对地面工厂点源进行每日白天和夜晚的观测，不利于环境保护相关部门对工厂排放现状的调查，无法对工厂减排措施执行与否进行核查，也无法对工厂减排效果进行有效评估。
技术实现思路
本专利技术提供一种地面工厂监测方法，解决现有监测方法对地面工厂污染点源识别精度低和识别率低的问题。一种地面工厂监测方法，包括以下步骤：获取被监测地区的热异常数据；对第I4波段所述热异常数据按地面坐标剔除置信度为0的热异常点，得到热异常反演结果；对第I1、I2波段所述热异常数据进行大气校正，得到第I1、I2波段地表反射率数据，计算各地面坐标归一化植被指数；找出所述被监测地区各地面坐标归一化植被指数最大值；对所述热异常反演结果进行聚类分析，区分热异常点群；按地面坐标剔除所述归一化植被指数最大值超正常范围的热异常点群，得到地面工厂辨识点群；对所述地面工厂辨识点群数据进行外接多边形拟合，建立所述地面工厂排放点源数据库。优选地，所述聚类分析的步骤，进一步包含：在所述热异常反演结果中任意选取一个热异常点作为种子点；计算所述热异常反演结果的每个点和所述种子点之间的距离求和，得到第一种子点距离和；选取一个大于等于0且小于等于所述第一种子点距离和的随机数，将所述随机数依次减去所述距离得到随机数差，当所述随机数差小于0时，判定所述距离对应的热异常点为下一个种子点；对所述热异常反演结果，计算得到所有种子点；计算所述热异常反演结果中的每个热异常点与每个种子点之间的距离，针对每个热异常点，选择与其距离值最小的种子点作为所述热异常点的点群标志；计算所述点群标志相同的热异常点地面坐标中心。优选地，所述得到地面工厂辨识点群的步骤，进一步包含：将所述归一化植被指数最大值与所述热异常点群的点群中心进行叠加分析，剔除所述归一化植被指数最大值超范围的所述热异常点群数据，得到植被指数修正的热异常点群；对每个所述植被指数修正的热异常点群，统计热异常点个数；设定热异常点出现频次阈值，对所述植被指数修正的热异常点群进行频次修正，得到频次修正的热异常点群，所述频次修正应满足：当所述植被指数修正的热异常点群的热异常点个数大于等于所述热异常点出现频次阈值，保留所述植被指数修正的热异常点群，当所述植被指数修正的热异常点群的热异常点个数小于所述热异常点出现频次阈值，剔除所述植被指数修正的热异常点群；将所述频次修正的热异常点群叠加至地图，并随机抽取所述频次修正的热异常点群，进行地面工厂点源验证，当验证结果准确率不满足要求时，重新设定热异常点出现频次阈值，进行热异常点群频次修正，当验证结果准确率满足要求时，记录所述频次修正的热异常点群的中心点位置，得到地面工厂辨识点群数据。优选地，对所述地面工厂辨识点群数据进行外接多边形拟合，建立所述地面工厂排放点源数据库的步骤，进一步包含：计算所述外接多边形的面积和所述地面工厂辨识点群的中心点到所述外接多边形的最大距离；记录所述外界多边形的面积、所述地面工厂辨识点群的中心点、所述地面工厂辨识点群的中心点到所述外接多边形的最大距离，得到所述地面工厂排放点源数据库。进一步地，所述地面工厂监测方法，还包括以下步骤：再次获取所述被监测地区的热异常数据，对第I4波段所述热异常数据按地面坐标剔除置信度为0的热异常点，得到另一时间段热异常反演结果；将所述另一时间段热异常反演结果与所述地面工厂排放点源数据库中记录的所有中心点位置进行匹配；对匹配结果进行时间、置信度和第I4波段的亮度温度统计分析，根据地面工厂排放点源的置信度、热异常点个数、第I4波段的亮度温度的变化，衡量所述地面工厂减排措施。进一步地，所述获取被监测地区的热异常数据的时间大于1年。优选地，所述衡量所述地面工厂减排措施，进一步包含，通过辅助地面监测得到的PM2.5、SO2、NO2和O3数据，对所述地面工厂的减排效果进行评估分析。优选地，所述被监测地区的热异常数据是可见光红外成像辐射仪VIIRS375m分辨率热异常数据。进一步地，所述热异常数据的经纬度信息的数据格式为HDF或文本格式文件，所述格式转换后得到Shapefile格式的热异常矢量文件，采用WGS-84经纬度投影。进一步地，所述地面坐标确定方式是在被监测地区建立格网，分辨率为375m×375m。本专利技术有益效果包括：本专利技术利用可见光红外成像辐射仪VIIRS375m分辨率的热异常数据，通过聚类分析、频次统计、与归一化植被指数NDVI数据等方法，能实现地面工厂污染点源的快速、有效辨识、定位和面积监测，为工厂减排核查和地面工厂排放源清单制定等提供一种客观的技术手段。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为一种地面工厂监测方法流程实施例；图2为一种包含聚类分析算法的地面工厂监测方法流程实施例；图3为一种包含确定地面工厂辨识点群的地面工厂监测方法流程实施例；图4为一种包含建立地面工厂排放点源数据库的地面工厂监测方法流程实施例；图5为一种包含衡量地面工厂减排措施的地面工厂监测方法流程实施例；图6为VIIRSI波段参数实施例；图7为基于K-Means++算法的聚类分析实施例。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术具体实施例及相应的附图对本专利技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。2011年10月28日发射升空的SuomiNPP(NationalPolar-orbitingPartnership)卫星为美国新一代极轨运行环境卫星系统预备项目(NationalPolar-orbitingOperationalEnvironmentalSatelliteSystemPreparatoryProject)的首颗卫星，NPP同时也是美国下一代对地观测卫星，用来接替服役超期的Terra、Aqua等，其携带包含VIIRS在内的五个对地观测仪器。VIIRS(VisibleInfraredImagingRadiometerSuite)继承、发展和集成了3个已经存在的遥感器的功能，即美国国防气象卫星上的线性扫描业务系统(DMSP/OLS)、NOAA系列卫星上改进的甚高分辨率辐射计(NOAA/AVHRR)、地球观测系统中的中分辨率光谱(EOS/MODIS)的功能。VIIRS传感器具有高空间分辨率，其中，继承于MODIS的M波段数据空间分辨率达750m，另有5个I波段数据空间分辨率达到375m；最小化的制造和运行成本；足够多通道，以满足准确业务科研本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地面工厂监测方法，其特征在于，包括以下步骤：获取被监测地区的热异常数据；对第I4波段所述热异常数据按地面坐标剔除置信度为0的热异常点，得到热异常反演结果；对第I1、I2波段所述热异常数据进行大气校正，得到第I1、I2波段地表反射率数据，计算各地面坐标归一化植被指数；找出所述被监测地区各地面坐标归一化植被指数最大值；对所述热异常反演结果进行聚类分析，区分热异常点群；按地面坐标剔除所述归一化植被指数最大值超正常范围的热异常点群，得到地面工厂辨识点群；对所述地面工厂辨识点群数据进行外接多边形拟合，建立所述地面工厂排放点源数据库。

【技术特征摘要】
1.一种地面工厂监测方法，其特征在于，包括以下步骤：获取被监测地区的热异常数据；对第I4波段所述热异常数据按地面坐标剔除置信度为0的热异常点，得到热异常反演结果；对第I1、I2波段所述热异常数据进行大气校正，得到第I1、I2波段地表反射率数据，计算各地面坐标归一化植被指数；找出所述被监测地区各地面坐标归一化植被指数最大值；对所述热异常反演结果进行聚类分析，区分热异常点群；按地面坐标剔除所述归一化植被指数最大值超正常范围的热异常点群，得到地面工厂辨识点群；对所述地面工厂辨识点群数据进行外接多边形拟合，建立所述地面工厂排放点源数据库。2.如权利要求1所述的地面工厂监测方法，其特征在于，所述聚类分析的步骤，进一步包含：在所述热异常反演结果中任意选取一个热异常点作为种子点；计算所述热异常反演结果的每个点和所述种子点之间的距离求和，得到第一种子点距离和；选取一个大于等于0且小于等于所述第一种子点距离和的随机数，将所述随机数依次减去所述距离得到随机数差，当所述随机数差小于0时，判定所述距离对应的热异常点为下一个种子点；对所述热异常反演结果，计算得到所有种子点；计算所述热异常反演结果中的每个热异常点与每个种子点之间的距离，针对每个热异常点，选择与其距离值最小的种子点作为所述热异常点的点群标志；计算所述点群标志相同的热异常点地面坐标中心。3.如权利要求1所述的地面工厂监测方法，其特征在于，所述得到地面工厂辨识点群的步骤，进一步包含：将所述归一化植被指数最大值与所述热异常点群的点群中心进行叠加分析，剔除所述归一化植被指数最大值超范围的所述热异常点群数据，得到植被指数修正的热异常点群；对每个所述植被指数修正的热异常点群，统计热异常点个数；设定热异常点出现频次阈值，对所述植被指数修正的热异常点群进行频次修正，得到频次修正的热异常点群，所述频次修正应满足：当所述植被指数修正的热异常点群的热异常点个数大于等于所述热异常点出现频次阈值，保留所述植被指数修正的热异常点群，当所述植被指数修正的热异常点群的热异常点个数小于所述热异常点出现频次阈值，剔除所述植被指数修正的热异常点群；将所述频次修正的热异常点群叠加至地图，并随机抽取所述频次...

【专利技术属性】
技术研发人员：范萌，柴向停，夏石明，
申请(专利权)人：北京中科锐景科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11