一种基于卫星遥感的近地面颗粒物组分检测方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于卫星遥感的近地面颗粒物组分检测方法和装置，包括获取待测区域的全色遥感图像和多光谱遥感图像，根据全色遥感图像和所述多光谱遥感图像，得到所述待测区域的高光谱图像数据，对所述高光谱图像数据进行分析，得到光谱曲线；将光谱曲线与预设光谱模板曲线集合进行匹配，得到匹配光谱模板曲线，计算所述光谱曲线与所述匹配光谱模板曲线之间的差异度；基于所述差异度和预设调整函数，调整所述匹配光谱模板曲线所对应近地面颗粒物组分信息，得到所述待测区域的近地面颗粒物组分信息。本发明专利技术卫星遥感可以提供广阔范围内的近地面颗粒物的区域分布，在污染物监测、污染事件的确定、污染源解析以及污染物的区域输送方面有广泛的应用。送方面有广泛的应用。送方面有广泛的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于卫星遥感的近地面颗粒物组分检测方法和装置


[0001]本专利技术涉及信息处理
，尤其涉及一种基于卫星遥感的近地面颗粒物组分检测方法和装置。

技术介绍

[0002]随着国民经济的快速发展，城市规模不断扩大，工业化使社会经济高速发展，也带来了对资源的大量消耗和对大气环境的严重破坏。尤其是近年来，区域性大气环境问题日益突出。当前主要通过建立了地面环境监测站来监测颗粒物以及污染气体浓度等，但是这些站点往往比较稀疏、集中于城市，难以全面反映气溶胶粒子的空间分布，不能进行颗粒物组分的宏观监测。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于卫星遥感的近地面颗粒物组分检测方法和装置。
[0004]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0005]一种基于卫星遥感的近地面颗粒物组分检测方法，所述方法包括：
[0006]获取待测区域的全色遥感图像和多光谱遥感图像，根据所述全色遥感图像和所述多光谱遥感图像，得到所述待测区域的高光谱图像数据，对所述高光谱图像数据进行分析，得到光谱曲线；
[0007]将所述光谱曲线与预设光谱模板曲线集合进行匹配，得到匹配光谱模板曲线，计算所述光谱曲线与所述匹配光谱模板曲线之间的差异度；
[0008]基于所述差异度和预设调整函数，调整所述匹配光谱模板曲线所对应近地面颗粒物组分信息，得到所述待测区域的近地面颗粒物组分信息。
[0009]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0010]进一步地，所述预设光谱模板曲线集合是通过以下方法得到：
[0011]获取所述待测区域的历史全色遥感图像和历史多光谱遥感图像；
[0012]提取所述历史全色遥感图像和历史多光谱遥感图像中的预设位置的像素点，绘制所述像素点对应的光谱曲线，对所有所述像素点的光谱曲线进行拟合，得到所述光谱模板曲线，其中每一个所述光谱模板曲线对应一个历史时刻的近地面颗粒物组分信息；
[0013]将得到的所有所述光谱模板曲线放入所述预设光谱模板曲线集合中，得到所述预设光谱模板曲线集。
[0014]进一步地，所述将所述光谱曲线与预设光谱模板曲线集合进行匹配，得到匹配光谱模板曲线，具体包括：
[0015]分别计算所述光谱曲线与预设光谱模板曲线集合中各光谱模板曲线的的相关系数；
[0016]将所有所述相关系数中的最大值所对应的所述光谱模板曲线，确定为所述光谱曲
线的匹配结果。
[0017]进一步地，所述对所述高光谱图像数据进行分析，得到光谱曲线，具体包括：
[0018]对所述高光谱图像数据进行坐标系映射后，得到直方图多维矩阵；
[0019]获取转化后的图像的直方图多维矩阵，并对所述直方图多维矩阵进行最小噪声分离变换，得到噪声调整后的最小噪声分离矩阵数据；
[0020]利用所述最小噪声分离矩阵数据，构建所述光谱曲线。
[0021]进一步地，所述基于所述差异度和预设调整函数，调整所述匹配光谱模板曲线所对应近地面颗粒物组分信息，得到所述待测区域的近地面颗粒物组分信息，具体包括：
[0022]判断所述差异度是否大于预设差异度阈值，
[0023]若是，则计算所述光谱曲线中各预设点的特征统计量，并计算所述特征统计量的归一化值；
[0024]将所述归一化值和所述匹配光谱模板曲线对应的近地面颗粒物组分信息、以及预设每一种近地面颗粒物类型的光谱曲线输入所述预设调整函数中，得到所述待测区域的近地面颗粒物组分信息，其中所述预设调整函数是基于的近地面颗粒物的浓度值与光谱曲线之间的映射关系函数构建的。
[0025]本方法专利技术的有益效果是：提出了一种基于卫星遥感的近地面颗粒物组分检测方法，包括获取待测区域的全色遥感图像和多光谱遥感图像，根据所述全色遥感图像和所述多光谱遥感图像，得到所述待测区域的高光谱图像数据，对所述高光谱图像数据进行分析，得到光谱曲线；将所述光谱曲线与预设光谱模板曲线集合进行匹配，得到匹配光谱模板曲线，计算所述光谱曲线与所述匹配光谱模板曲线之间的差异度；基于所述差异度和预设调整函数，调整所述匹配光谱模板曲线所对应近地面颗粒物组分信息，得到所述待测区域的近地面颗粒物组分信息。本专利技术卫星遥感可以提供广阔范围内的近地面颗粒物的区域分布，在污染物监测、污染事件的确定、污染源解析以及污染物的区域输送方面有广泛的应用。
[0026]本专利技术还解决上述技术问题的另一种技术方案如下：
[0027]一种基于卫星遥感的近地面颗粒物组分检测装置，所述装置包括：
[0028]采集模块，用于获取待测区域的全色遥感图像和多光谱遥感图像，根据所述全色遥感图像和所述多光谱遥感图像，得到所述待测区域的高光谱图像数据，对所述高光谱图像数据进行分析，得到光谱曲线；
[0029]计算模块，用于将所述光谱曲线与预设光谱模板曲线集合进行匹配，得到匹配光谱模板曲线，计算所述光谱曲线与所述匹配光谱模板曲线之间的差异度；
[0030]调整模块，用于基于所述差异度和预设调整函数，调整所述匹配光谱模板曲线所对应近地面颗粒物组分信息，得到所述待测区域的近地面颗粒物组分信息。
[0031]进一步地，所述装置还包括历史构建模块，用于获取所述待测区域的历史全色遥感图像和历史多光谱遥感图像；
[0032]提取所述历史全色遥感图像和历史多光谱遥感图像中的预设位置的像素点，绘制所述像素点对应的光谱曲线，对所有所述像素点的光谱曲线进行拟合，得到所述光谱模板曲线，其中每一个所述光谱模板曲线对应一个历史时刻的近地面颗粒物组分信息；
[0033]将得到的所有所述光谱模板曲线放入所述预设光谱模板曲线集合中，得到所述预
设光谱模板曲线集。
[0034]进一步地，所述计算模块，用于分别计算所述光谱曲线与预设光谱模板曲线集合中各光谱模板曲线的的相关系数；
[0035]将所有所述相关系数中的最大值所对应的所述光谱模板曲线，确定为所述光谱曲线的匹配结果。
[0036]进一步地，所述采集模块，具体用于所述对所述高光谱图像数据进行分析，得到光谱曲线，具体包括：
[0037]对所述高光谱图像数据进行坐标系映射后，得到直方图多维矩阵；
[0038]获取转化后的图像的直方图多维矩阵，并对所述直方图多维矩阵进行最小噪声分离变换，得到噪声调整后的最小噪声分离矩阵数据；
[0039]利用所述最小噪声分离矩阵数据，构建所述光谱曲线。
[0040]进一步地，所述调整模块，具体用于具体判断所述差异度是否大于预设差异度阈值，
[0041]若是，则计算所述光谱曲线中各预设点的特征统计量，并计算所述特征统计量的归一化值；
[0042]将所述归一化值和所述匹配光谱模板曲线对应的近地面颗粒物组分信息、以及预设每一种近地面颗粒物类型的光谱曲线输入所述预设调整函数中，得到所述待测区域的近地面颗粒物组分信息，其中所述预设调整函数是基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于卫星遥感的近地面颗粒物组分检测方法，其特征在于，所述方法包括：获取待测区域的全色遥感图像和多光谱遥感图像，根据所述全色遥感图像和所述多光谱遥感图像，得到所述待测区域的高光谱图像数据，对所述高光谱图像数据进行分析，得到光谱曲线；将所述光谱曲线与预设光谱模板曲线集合进行匹配，得到匹配光谱模板曲线，计算所述光谱曲线与所述匹配光谱模板曲线之间的差异度；基于所述差异度和预设调整函数，调整所述匹配光谱模板曲线所对应近地面颗粒物组分信息，得到所述待测区域的近地面颗粒物组分信息。2.根据权利要求1所述的基于卫星遥感的近地面颗粒物组分检测方法，其特征在于，所述预设光谱模板曲线集合是通过以下方法得到：获取所述待测区域的历史全色遥感图像和历史多光谱遥感图像；提取所述历史全色遥感图像和历史多光谱遥感图像中的预设位置的像素点，绘制所述像素点对应的光谱曲线，对所有所述像素点的光谱曲线进行拟合，得到所述光谱模板曲线，其中每一个所述光谱模板曲线对应一个历史时刻的近地面颗粒物组分信息；将得到的所有所述光谱模板曲线放入所述预设光谱模板曲线集合中，得到所述预设光谱模板曲线集。3.根据权利要求2所述的基于卫星遥感的近地面颗粒物组分检测方法，其特征在于，所述将所述光谱曲线与预设光谱模板曲线集合进行匹配，得到匹配光谱模板曲线，具体包括：分别计算所述光谱曲线与预设光谱模板曲线集合中各光谱模板曲线的的相关系数；将所有所述相关系数中的最大值所对应的所述光谱模板曲线，确定为所述光谱曲线的匹配结果。4.根据权利要求3所述的基于卫星遥感的近地面颗粒物组分检测方法，其特征在于，所述对所述高光谱图像数据进行分析，得到光谱曲线，具体包括：对所述高光谱图像数据进行坐标系映射后，得到直方图多维矩阵；获取转化后的图像的直方图多维矩阵，并对所述直方图多维矩阵进行最小噪声分离变换，得到噪声调整后的最小噪声分离矩阵数据；利用所述最小噪声分离矩阵数据，构建所述光谱曲线。5.根据权利要求4所述的基于卫星遥感的近地面颗粒物组分检测方法，其特征在于，所述基于所述差异度和预设调整函数，调整所述匹配光谱模板曲线所对应近地面颗粒物组分信息，得到所述待测区域的近地面颗粒物组分信息，具体包括：判断所述差异度是否大于预设差异度阈值；若是，则计算所述光谱曲线中各预设点的特征统计量，并计算所述特征统计量的归一化值；将所述归一化值和所述匹配光谱模板曲线对应的近地面颗粒物组分信息、以及预设每一种近地面颗粒物类型的光谱曲线输入所述预设调整函数中，得到所述待测区域的近地面颗粒物组分信息，其中所述预设调整函数是基于的近地面颗粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：王大成，池天河，刘运宸，
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：