一种黑臭水体遥感识别的比值指数方法技术

本发明专利技术公开了一种黑臭水体遥感识别的比值指数方法，它涉及遥感监测技术领域。它的步骤为：获得国产高分二号卫星GF‑2的遥感影像，对GF‑2影像进行辐射定标、大气校正等预处理工作，利用处理后的影像，针对遥感影像中的水体，计算黑臭水体遥感识别的比值指数WRI，提取黑臭水体，确定黑臭水体的划分阈值，根据WRI值判断水体是否为黑臭水体。本发明专利技术能够对区域范围进行黑臭水体快速识别，监督黑臭水体治理情况，省时省力，排查效率高，适用于国产高分系列卫星多光谱数据，易于推广使用。

A ratio index method for remote sensing recognition of black and odorous water bodies

The invention discloses a ratio index method for remote sensing identification of black and odorous water bodies, which relates to the technical field of remote sensing monitoring. Its steps are as follows: to obtain the remote sensing image of the domestic high-resolution satellite GF_2, to carry out the pretreatment work of the radiometric calibration and atmospheric correction of the GF_2 image, to calculate the ratio index WRI of the remote sensing recognition of the black and odorous water body, to extract the black and odorous water body, and to determine the delineation of the black and odorous water body. According to the WRI value, we determine whether the water body is black and odorous. The invention can quickly identify the black and odorous water body in the regional scope, supervise the treatment of the black and odorous water body, save time and labor, and has high efficiency of examination, and is suitable for the multispectral data of domestic high-resolution satellites, and is easy to be popularized and used.

【技术实现步骤摘要】
一种黑臭水体遥感识别的比值指数方法
本专利技术涉及的是遥感监测
，具体涉及一种黑臭水体遥感识别的比值指数方法。
技术介绍
“黑臭”是水体有机污染的一种极端现象，是由于水体缺氧、有机物腐败而造成的。目前，国内外对黑臭水体的研究多集中于黑臭形成机制、水质评价方法与指标构建、生态修复等方面，但对其识别方法的研究还十分欠缺。我国黑臭水体识别主要通过实地调查进行判断，对黑臭水体的判断采用人体的主观感受结合水质指标测量的方法进行。主观感受指视觉上水体颜色异常(通常为墨绿色、灰黑色等)，水面漂浮较多杂质，整体较浑浊，流速慢甚至不流动，通常有排污口排放污水；嗅觉上散发恶臭(物体腐烂的腥臭味、化工废料的刺激性臭味等)，距离较远便可闻到，影响周边环境。水质指标则参照《城市黑臭水体整治工作指南》的规定，具体透明度、溶解氧、氧化还原电位、pH值、总磷等水质指标。野外调查结果准确，但是只能用于所采集样点的识别，无法推断整个区域的黑臭情况，此外该方法需要到实地采集水样，耗时费力。水质指标可以对水体质量定量分析，但是同样基于野外采样，不能快速识别整个区域黑臭水体的分布。目前，利用遥感技术识别黑臭水体的方法模型还很少，而传统水色遥感的研究对象往往是开阔的大洋或者中大型内陆水体，对于河道沟渠的黑臭水体的关注甚少。为了解决上述问题，设计一种黑臭水体遥感识别的比值指数方法尤为必要。
技术实现思路
针对现有技术上存在的不足，本专利技术目的是在于提供一种黑臭水体遥感识别的比值指数方法，能够对区域范围进行黑臭水体快速识别，监督黑臭水体治理情况，省时省力，排查效率高，适用于国产高分系列卫星多光谱数据，易于推广使用。为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：一种黑臭水体遥感识别的比值指数方法，其步骤为：(1)获得国产高分二号卫星GF-2的遥感影像；(2)对GF-2影像进行辐射定标、大气校正等预处理工作；(3)利用步骤(2)处理后的影像，针对遥感影像中的水体，计算黑臭水体遥感识别的比值指数WRI，计算公式为：式中，Rrs(Green)和Rrs(Red)分别为GF-2影像第二、三波段大气校正后遥感反射率值，WRI值无量纲；(4)提取黑臭水体，确定黑臭水体的划分阈值，根据WRI值判断水体是否为黑臭水体，具体判别指标如下：①当0.06≤WRI≤0.115，判断水体为黑臭水体；②当WRI＜0.06或WRI＞0.115，判断水体为非黑臭水体。作为优选，所述的步骤(1)中遥感影像选择和研究区域匹配、少云的GF-2遥感影像。作为优选，所述的步骤(2)中大气校正可利用6S模型、ENVI软件的FLAASH功能等进行大气校正。本专利技术的有益效果：本方法通过所选波段的加、减、除运算，体现了黑臭水体在550-700nm水体遥感反射率低、光谱曲线变化平缓的特点，达到了区分黑臭水体和非黑臭水体的目的；该方法只需要对大气校正后的遥感影像进行波段运算，可实现整个区域的黑臭水体检测，省时省力，排查效率高，对于在区域范围进行黑臭水体快速识别、监督黑臭水体治理情况具有重要意义。附图说明下面结合附图和具体实施方式来详细说明本专利技术；图1为本专利技术实施例1的黑臭水体空间分布图。具体实施方式为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。参照图1，本具体实施方式采用以下技术方案：一种黑臭水体遥感识别的比值指数方法，其步骤为：(1)获得国产高分二号卫星GF-2的遥感影像；(2)对GF-2影像进行辐射定标、大气校正等预处理工作；(3)利用步骤(2)处理后的影像，针对遥感影像中的水体，计算黑臭水体遥感识别的比值指数WRI，计算公式为：式中，Rrs(Green)和Rrs(Red)分别为GF-2影像第二、三波段大气校正后遥感反射率值，WRI值无量纲；(4)提取黑臭水体，确定黑臭水体的划分阈值，根据WRI值判断水体是否为黑臭水体，具体判别指标如下：①当0.06≤WRI≤0.115，判断水体为黑臭水体；②当WRI＜0.06或WRI＞0.115，判断水体为非黑臭水体。值得注意的是，所述的步骤(1)中遥感影像选择和研究区域匹配、少云的GF-2遥感影像；所述的步骤(2)中大气校正可利用6S模型、ENVI软件的FLAASH功能等进行大气校正。本具体实施方式的原理为：与非黑臭水体相比，黑臭水体在550-700nm范围内光谱曲线变化最为平缓，斜率最低，GF-2影像对应此光谱范围的绿、红波段，中心波长分别为546nm和656nm，可以体现出黑臭水体这一光谱特征；此外，非黑臭水体在此波段范围光谱斜率虽然较低，但是其具有较高的遥感反射率值。因此，选择这两个波段组合的遥感反射率差、和的比值可以突出黑臭水体遥感反射率低、光谱曲线变化平缓的特点，有利于区分黑臭水体和非黑臭水体。本具体实施方式解决现有技术中城市黑臭水体野外实地调查方法耗时费力、排查效率低的不足，该方法适用于国产高分系列卫星多光谱数据，能够对区域范围进行黑臭水体快速识别，监督黑臭水体治理情况，具有广阔的市场应用前景。实施例1：一种判别长沙市黑臭水体遥感识别的比值指数方法，包括以下步骤：(1)获取长沙市2016年3月27日GF-2PMS2传感器遥感影像；(2)利用ENVI5.1遥感软件对所获取高分影像进行辐射定标和FLAASH大气校正；(3)对长沙市水体计算黑臭水体遥感识别的比值指数：其中Rrs(Green)和Rrs(Red)分别为GF-2PMS2影像第二、三波段大气校正后遥感反射率值，WRI值无量纲；(4)当0.06≤WRI≤0.115，判断水体为黑臭水体。本实施例利用野外实地考察结果对所述方法的结果进行精度评价，评价公式如下：模型识别正确率＝(N正确识别黑臭水体/N黑臭水体)×100％其中，N正确识别黑臭水体是正确识别为黑臭水体数量，N黑臭水体是野外实地考察确定的黑臭水体的总数量。参照图1，2016年3月27日共提取出4条疑似黑臭河段，对黑臭河段进行实地验证，为保证验证精度，每条疑似黑臭河段设置多个验证点，3个以上验证点均为黑臭水体，则判断该河段为黑臭水体。验证结果3条为黑臭水体，1条为一般水体，模型精度达到75％，能够较好地反映长沙市水质状况。以上显示和描述了本专利技术的基本原理和主要特征和本专利技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术范围内。本专利技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种黑臭水体遥感识别的比值指数方法，其特征在于，其步骤为：(1)获得国产高分二号卫星GF‑2的遥感影像；(2)对GF‑2影像进行辐射定标、大气校正预处理工作；(3)利用步骤(2)处理后的影像，针对遥感影像中的水体，计算黑臭水体遥感识别的比值指数WRI，计算公式为：

【技术特征摘要】
1.一种黑臭水体遥感识别的比值指数方法，其特征在于，其步骤为：(1)获得国产高分二号卫星GF-2的遥感影像；(2)对GF-2影像进行辐射定标、大气校正预处理工作；(3)利用步骤(2)处理后的影像，针对遥感影像中的水体，计算黑臭水体遥感识别的比值指数WRI，计算公式为：式中，Rrs(Green)和Rrs(Red)分别为GF-2影像第二、三波段大气校正后遥感反射率值，WRI值无量纲；(4)提取黑臭水体，根据WRI值判断水体是否为黑臭...

【专利技术属性】
技术研发人员：李云梅，温爽，
申请(专利权)人：南京吉泽信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32