水体多参数协同采样空间布设方法技术

本发明专利技术提供一种水体多参数协同采样空间布设方法，包括：获取多个待测水质参数在待取样区域中的水质参数空间分布特征图；对每个水质参数空间分布特征图进行分类，获得每个待测水质参数的水质参数分类图，水质参数分类图中包括多个类型图；对类型图分配采样点位数量；基于采样点位数量和像元值累计频率分布图获取每个待测水质参数的优选采样点位；基于水质参数空间分布特征图和优选采样点获得总邻近空间点位误差图；选取总邻近空间点位误差图中的符合预设限制条件的像元作为最终采样点位。本发明专利技术实施例提出的水体多参数协同采样空间布设方法，具有多参数空间融合优化的能力，可以有效提高多种水质参数协同布设的空间代表性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
水体多参数协同采样空间布设方法


[0001]本专利技术涉及计算机
，尤其涉及一种水体多参数协同采样空间布设方法。

技术介绍

[0002]目前，水体采样布设方法多依赖专家经验，缺乏客观规范的采样设计理论基础和评价方法。同时，目前的水体遥感产品包含多种水质参数，并且各类水质参数在水体中的分布不同，而现有的水体采样方法仅针对单一水质参数进行优化采样，不能同时兼顾多种水质参数。但是受经费、人力、仪器设备等影响，水体采样中需要同时对多种水质参数采样。
[0003]因此现有的水体采样布设方法难以满足水体遥感产品真实性检验需求，亟需一种客观科学的水体多参数协同采样布设方法，从而解决多参数协同采样布设空间代表性不足的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种水体多参数协同采样空间布设方法，用以解决现有技术中水体参数采样布设过程中依赖专家经验和缺乏多参数采样优化方法导致采样点代表性不足的问题，提高了多种水质参数协同布设的空间代表性。
[0005]第一方面，本专利技术提供一种水体多参数协同采样空间布设方法，包括：获取多个待测水质参数在待取样区域中的水质参数空间分布特征图；对每个所述水质参数空间分布特征图进行分类，获得每个待测水质参数的水质参数分类图，所述水质参数分类图中包括多个类型图；对所述类型图分配采样点位数量；基于所述采样点位数量和像元值累计频率分布图获取每个所述待测水质参数的优选采样点位；其中，所述像元值累计频率分布图是对所述类型图中的每个像元的像元值进行统计得到的；基于所述水质参数空间分布特征图和所述优选采样点获得总邻近空间点位误差图；选取所述总邻近空间点位误差图中的符合预设限制条件的像元作为最终采样点位。
[0006]可选的，所述预设限制条件具体包括：误差最小限制，所述最终采样点位的误差值为最小误差值；唯一性限制，所述待测水质参数的每个优选采样点位只能被代表一次；采样点位数量限制，所述最终采样点位的总数不能超过预设数量；拥挤度限制，所述最终采样点位之间的距离必须符合预设距离。
[0007]可选的，所述唯一性限制的判断步骤具体包括：获取每个待测水质参数的点位指示图；所述点位指示图包含指示序号和移除指示序号，所述指示序号是基于所述水质参数空间分布特征图中的每个像元和优选采样点位得到的；所述移除指示序号是在像元选取为所述最终采样点位后，将与所述像元对应的同类指示序号全部更新为移除指示序号得到的；若待判断像元对应移除指示序号，则不符合所述唯一性限制。
[0008]可选的，对所述类型图分配采样点位数量，具体包括：根据预设的多种权重分配方式获取多种采样点位分配方式；计算每种采样点位分配方式的代表性指标；根据数值最大的代表性指标对应的采样点位分配方式对所述类型图分配采样点位数量；其中，所述代表
性指标为y
i
是代表性像元值，是代表性像元值的平均值，f
i
是代表性像元的线性拟合值，n是代表性像元的数量；所述代表性像元值是频率分割点对应的像元值；所述频率分割点是根据所述采样点位数量对像元值累计频率分布图进行频率均等分割的分割点；所述代表性像元为所述代表性像元值在所述类型图中对应的像元。
[0009]可选的，所述根据预设的多种权重分配方式获取多种采样点位分配方式，具体包括：获取所述类型图的面积占比点位数和值域占比点位数；根据所述预设的多种权重分配方式对所述类型图的面积占比点位数和值域占比点位数赋权获得多种采样点位分配方式；其中，所述面积占比点位数为面积占比与预设需求点位数的乘积；所述值域占比点位数为值域占比与预设需求点位数的乘积；所述面积占比为类型图面积与所述类型图对应的水质参数分类图面积的比值；所述值域占比为类型图值域与所述类型图对应的水质参数分类图值域的比值；所述值域为待测水质参数的特征值；所述权重分配方式包括面积权重和值域权重；所述面积权重用于对面积占比点位数赋权；所述值域权重用于对值域占比点位数赋权。
[0010]可选的，所述基于所述水质参数空间分布特征图和所述优选采样点获得总邻近空间点位误差图，具体包括：将所述水质参数空间分布特征图中的每个像元基于最近原则与所述优选采样点位作差，获得每个所述待测水质参数的邻近空间点位误差图；叠加每个所述待测水质参数的邻近空间点位误差图获得总邻近空间点位误差图。
[0011]可选的，所述获取多个待测水质参数在待取样区域中的水质参数空间分布特征图，具体包括：获取遥感影像并对遥感影像进行预处理得到水体反射率数据；基于所述待测水质参数对所述水体反射率数据中不同波段的敏感性，获得水质参数空间分布特征图。
[0012]可选的，所述方法还包括：获取所述最终采样点位的坐标数据；基于所述坐标数据生成多参数协同采样空间布设点位图。
[0013]第二方面，本专利技术还提供一种水体多参数协同采样空间布设系统，包括：影像获取模块，用于获取多个待测水质参数在待取样区域中的水质参数空间分布特征图；影像分类模块，用于对每个所述水质参数空间分布特征图进行分类，获得每个待测水质参数的水质参数分类图，所述水质参数分类图中包括多个类型图；点位分配模块，用于对所述类型图分配采样点位数量；第一点位模块，用于基于所述采样点位数量和像元值累计频率分布图获取每个所述待测水质参数的优选采样点位；其中，所述像元值累计频率分布图是对所述类型图中的每个像元的像元值进行统计得到的；误差获取模块，用于基于所述水质参数空间分布特征图和所述优选采样点获得总邻近空间点位误差图；第二点位模块，用于选取所述总邻近空间点位误差图中的符合预设限制条件的像元作为最终采样点位。
[0014]第三方面，本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述水体多参数协同采样空间布设方法的步骤。
[0015]第四方面，本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述水体多参数协同采样空间布设方法的步骤。
[0016]第五方面，本专利技术还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述水体多参数协同采样空间布设方法的步骤。
[0017]本专利技术提供的水体多参数协同采样空间布设方法，基于多个待测水质参数在待取样区域中的水质参数空间分布特征图选取采样点位，该采样点位布设方法具有多参数空间融合优化的能力，可以有效提高多种水质参数协同布设的空间代表性，能够解决水体参数采样布设过程中依赖专家经验导致采样点空间代表性不足的问题。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是本专利技术实施例提供的水体多参数协同采样空间布设方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水体多参数协同采样空间布设方法，包括：获取多个待测水质参数在待取样区域中的水质参数空间分布特征图；对每个所述水质参数空间分布特征图进行分类，获得每个待测水质参数的水质参数分类图，所述水质参数分类图中包括多个类型图；对所述类型图分配采样点位数量；基于所述采样点位数量和像元值累计频率分布图获取每个所述待测水质参数的优选采样点位；其中，所述像元值累计频率分布图是对所述类型图中的每个像元的像元值进行统计得到的；基于所述水质参数空间分布特征图和所述优选采样点获得总邻近空间点位误差图；选取所述总邻近空间点位误差图中的符合预设限制条件的像元作为最终采样点位。2.根据权利要求1所述的水体多参数协同采样空间布设方法，其特征在于，所述预设限制条件具体包括：误差最小限制，所述最终采样点位的误差值为最小误差值；唯一性限制，所述待测水质参数的每个优选采样点位只能被代表一次；采样点位数量限制，所述最终采样点位的总数不能超过预设数量；拥挤度限制，所述最终采样点位之间的距离必须符合预设距离。3.根据权利要求2所述的水体多参数协同采样空间布设方法，其特征在于，所述唯一性限制的判断步骤具体包括：获取每个待测水质参数的点位指示图；所述点位指示图包含指示序号和移除指示序号，所述指示序号是基于所述水质参数空间分布特征图中的每个像元和优选采样点位得到的；所述移除指示序号是在像元选取为所述最终采样点位后，将与所述像元对应的同类指示序号全部更新为移除指示序号得到的；若待判断像元对应移除指示序号，则不符合所述唯一性限制。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的水体多参数协同采样空间布设方法，其特征在于，对所述类型图分配采样点位数量，具体包括：根据预设的多种权重分配方式获取多种采样点位分配方式；计算每种采样点位分配方式的代表性指标；根据数值最大的代表性指标对应的采样点位分配方式对所述类型图分配采样点位数量；其中，所述代表性指标为y
i
是代表性像元值，是代表性像元值的平均值，f
i
是代表性像元的线性拟合值，n是代表性像元的数量；所述代表性像元值是频率分割点对应的像元值；所述频率分割点是根据所述采样点位数量对像元值累计频率分布图进行频率均等分割的分割点；所述代表性像元为所述代表性像元值在所述类型图中对应的像元。5.根据权利要求4所述的水体多参数协同采样空间布设方法，其特征在于，所述根据预设的多种权重分配方式获取多种采样点位分配方式，具体包括：获取所述类型图的面积占比点位数和值域占比点位数；根据所述预设的多种权重分配方式对所述类型图的面积占比点位数和值域占比点位
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【专利技术属性】
技术研发人员：陶醉，翟明键，周翔，吕婷婷，王锦，李若溪，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：