一种微咸水湖泊的水质参数遥感监测方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种微咸水湖泊的水质参数遥感监测方法及系统，属于遥感监测领域，水质参数遥感监测方法包括：采集待监测湖泊中多个区域的水体光谱及对应的水样，得到多个水体光谱及多个水样；对各水样进行分析，确定对应区域的水质参数；对各水体光谱与各区域的水质参数进行相关性分析，并进行一元一次线性拟合，确定多个水质参数监测模型；采集待监测湖泊的高光谱影像，并提取出各水体像元的光谱信息；针对任一水体像元，根据水体像元的光谱信息，基于各水质参数监测模型，确定水体像元的多个初始水质参数；根据水体像元的多个初始水质参数的平均值，确定水体像元的水质参数，可快速检测湖泊的水质参数。测湖泊的水质参数。测湖泊的水质参数。

A remote sensing monitoring method and system for water quality parameters of brackish lakes

【技术实现步骤摘要】
一种微咸水湖泊的水质参数遥感监测方法及系统


[0001]本专利技术涉及遥感监测领域，特别是涉及一种微咸水湖泊的水质参数遥感监测方法及系统。

技术介绍

[0002]水质参数是微咸水湖泊地表水质量的制约参数，如博斯腾湖中化学需氧量含量是主要的制约参数，而目前一般采用化学化验的方式测量湖泊的水质参数，化学化验测量的方式费事费力，污染环境且时效性差，造成监测效率低下具有滞后性。
[0003]基于上述问题，亟需一种新的水质参数监测方法以提高监测效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种微咸水湖泊的水质参数遥感监测方法及系统，可提高对湖泊的水质参数的监测效率。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种微咸水湖泊的水质参数遥感监测方法，包括：
[0007]采集待监测湖泊中多个区域的水体光谱及对应的水样，得到多个水体光谱及多个水样；
[0008]对各水样进行分析，确定对应区域的水质参数；
[0009]对各水体光谱与各区域的水质参数进行相关性分析，并进行一元一次线性拟合，确定多个水质参数监测模型；
[0010]采集待监测湖泊的高光谱影像，并提取出各水体像元的光谱信息；
[0011]针对任一水体像元，根据所述水体像元的光谱信息，基于各水质参数监测模型，确定所述水体像元的多个初始水质参数；根据所述水体像元的多个初始水质参数的平均值，确定所述水体像元的水质参数。
[0012]可选地，采用便携式地物光谱仪采集待监测湖泊中多个区域的水体光谱。
[0013]可选地，所述水质参数为化学需氧量含量；所述对各水样进行分析，确定对应区域的水质参数，具体包括：采用快速消解分光光度法对各水样进行分析，确定对应的化学需氧量含量。
[0014]可选地，所述对各水体光谱与各区域的水质参数进行相关性分析，并进行一元一次线性拟合，确定多个水质参数监测模型，具体包括：
[0015]对各水体光谱进行求导，确定各水体光谱的一阶光谱、二阶光谱及三阶光谱；
[0016]对各水体光谱的单波段的反射率与各水质参数进行相关性分析，并进行一元一次线性拟合，确定单波段监测模型；
[0017]对各一阶光谱的全部波段比值与各水质参数进行相关性分析，并进行一元一次线性拟合，确定多个一阶监测模型；
[0018]对各二阶光谱的全部波段比值与各水质参数进行相关性分析，并进行一元一次线
性拟合，确定多个二阶监测模型；
[0019]对各三阶光谱的全部波段比值与各水质参数进行相关性分析，并进行一元一次线性拟合，确定多个三阶监测模型；
[0020]从所述单波段监测模型、多个一阶监测模型、多个二阶监测模型及多个三阶监测模型中选取均方根误差小于第一设定阈值，且平均相对偏差小于第二设定阈值的多个监测模型，作为水质参数监测模型。
[0021]可选地，所述对各一阶光谱的全部波段比值与各水质参数进行相关性分析，并进行一元一次线性拟合，确定多个一阶监测模型，具体包括：
[0022]针对任一一阶光谱，计算所述一阶光谱的全部波段比值，并对全部波段比值与各水质参数进行相关性分析，进行一元一次线性拟合，得到多个初始一阶监测模型；
[0023]计算各初始一阶监测模型的R2指标；
[0024]根据各初始一阶监测模型的R2指标，从多个初始一阶监测模型中，选取R2指标小于第三设定阈值的一阶监测模型。
[0025]可选地，所述对各二阶光谱的全部波段比值与各水质参数进行相关性分析，并进行一元一次线性拟合，确定多个二阶监测模型，具体包括：
[0026]针对任一二阶光谱，计算所述二阶光谱的全部波段比值，并对全部波段比值与各水质参数进行相关性分析，进行一元一次线性拟合，得到多个初始二阶监测模型；
[0027]计算各初始二阶监测模型的R2指标；
[0028]根据各初始二阶监测模型的R2指标，从多个初始二阶监测模型中，选取R2指标小于第三设定阈值的二阶监测模型。
[0029]可选地，所述对各三阶光谱的全部波段比值与各水质参数进行相关性分析，并进行一元一次线性拟合，确定多个三阶监测模型，具体包括：
[0030]针对任一三阶光谱，计算所述三阶光谱的全部波段比值，并对全部波段比值与各水质参数进行相关性分析，进行一元一次线性拟合，得到多个初始三阶监测模型；
[0031]计算各初始三阶监测模型的R2指标；
[0032]根据各初始三阶监测模型的R2指标，从多个初始三阶监测模型中，选取R2指标小于第三设定阈值的三阶监测模型。
[0033]为实现上述目的，本专利技术还提供了如下方案：
[0034]一种微咸水湖泊的水质参数遥感监测系统，包括：
[0035]数据采集单元，用于采集待监测湖泊中多个区域的水体光谱及对应的水样，得到多个水体光谱及多个水样；
[0036]水样分析单元，与所述数据采集单元连接，用于对各水样进行分析，确定对应区域的水质参数；
[0037]模型建立单元，分别与所述数据采集单元及所述水样分析单元连接，用于对各水体光谱与各区域的水质参数进行相关性分析，并进行一元一次线性拟合，确定多个水质参数监测模型；
[0038]影像采集单元，用于采集待监测湖泊的高光谱影像，并提取出各水体像元的光谱信息；
[0039]含量确定单元，分别与所述模型建立单元及所述影像采集单元连接，用于针对任
一水体像元，根据所述水体像元的光谱信息，基于各水质参数监测模型，确定所述水体像元的多个初始水质参数；根据所述水体像元的多个初始水质参数的平均值，确定所述水体像元的水质参数。
[0040]可选地，所述模型建立单元包括：
[0041]求导模块，与所述数据采集单元连接，用于对各水体光谱进行求导，确定各水体光谱的一阶光谱、二阶光谱及三阶光谱；
[0042]单波段模型确定模块，分别与所述求导模块及所述水样分析单元连接，用于对各水体光谱的单波段的反射率与各水质参数进行相关性分析，并进行一元一次线性拟合，确定单波段监测模型；
[0043]一阶模型确定模块，分别与所述求导模块及所述水样分析单元连接，用于对各一阶光谱的全部波段比值与各水质参数进行相关性分析，并进行一元一次线性拟合，确定多个一阶监测模型；
[0044]二阶模型确定模块，分别与所述求导模块及所述水样分析单元连接，用于对各二阶光谱的全部波段比值与各水质参数进行相关性分析，并进行一元一次线性拟合，确定多个二阶监测模型；
[0045]三阶模型确定模块，分别与所述求导模块及所述水样分析单元连接，用于对各三阶光谱的全部波段比值与各水质参数进行相关性分析，并进行一元一次线性拟合，确定多个三阶监测模型；
[0046]监测模型确定模块，分别与所述单波段模型确定模块、所述一阶模型确定模块、所述二阶模型确定模块及所述三阶模型确定模块连接，用于从所述单波段监测模型、多个一阶监测模型、多个二阶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微咸水湖泊的水质参数遥感监测方法，其特征在于，所述微咸水湖泊的水质参数遥感监测方法包括：采集待监测湖泊中多个区域的水体光谱及对应的水样，得到多个水体光谱及多个水样；对各水样进行分析，确定对应区域的水质参数；对各水体光谱与各区域的水质参数进行相关性分析，并进行一元一次线性拟合，确定多个水质参数监测模型；采集待监测湖泊的高光谱影像，并提取出各水体像元的光谱信息；针对任一水体像元，根据所述水体像元的光谱信息，基于各水质参数监测模型，确定所述水体像元的多个初始水质参数；根据所述水体像元的多个初始水质参数的平均值，确定所述水体像元的水质参数。2.根据权利要求1所述的微咸水湖泊的水质参数遥感监测方法，其特征在于，采用便携式地物光谱仪采集待监测湖泊中多个区域的水体光谱。3.根据权利要求1所述的微咸水湖泊的水质参数遥感监测方法，其特征在于，所述水质参数为化学需氧量含量；所述对各水样进行分析，确定对应区域的水质参数，具体包括：采用快速消解分光光度法对各水样进行分析，确定对应的化学需氧量含量。4.根据权利要求1所述的微咸水湖泊的水质参数遥感监测方法，其特征在于，所述对各水体光谱与各区域的水质参数进行相关性分析，并进行一元一次线性拟合，确定多个水质参数监测模型，具体包括：对各水体光谱进行求导，确定各水体光谱的一阶光谱、二阶光谱及三阶光谱；对各水体光谱的单波段的反射率与各水质参数进行相关性分析，并进行一元一次线性拟合，确定单波段监测模型；对各一阶光谱的全部波段比值与各水质参数进行相关性分析，并进行一元一次线性拟合，确定多个一阶监测模型；对各二阶光谱的全部波段比值与各水质参数进行相关性分析，并进行一元一次线性拟合，确定多个二阶监测模型；对各三阶光谱的全部波段比值与各水质参数进行相关性分析，并进行一元一次线性拟合，确定多个三阶监测模型；从所述单波段监测模型、多个一阶监测模型、多个二阶监测模型及多个三阶监测模型中选取均方根误差小于第一设定阈值，且平均相对偏差小于第二设定阈值的多个监测模型，作为水质参数监测模型。5.根据权利要求4所述的微咸水湖泊的水质参数遥感监测方法，其特征在于，所述对各一阶光谱的全部波段比值与各水质参数进行相关性分析，并进行一元一次线性拟合，确定多个一阶监测模型，具体包括：针对任一一阶光谱，计算所述一阶光谱的全部波段比值，并对全部波段比值与各水质参数进行相关性分析，进行一元一次线性拟合，得到多个初始一阶监测模型；计算各初始一阶监测模型的R2指标；根据各初始一阶监测模型的R2指标，从多个初始一阶监测模型中，选取R2指标小于第三设定阈值的一阶监测模型。
6.根据权利要求4所述的微咸水湖泊的水质参数遥感监测方法，其特征在于，所述对各二阶光谱的全部波段比值与各水质参数进行相关性分析，并进行一元一次线性拟合，确定多个二阶监测模型，具体包括：针对任一二阶光谱，计算所述二阶光谱的全部波段比值，并对全部波段比值与各水质参数进行相关性分析，进行一元一次线性拟合，得到多个初始二阶监测模型；计算各初始二阶监测模型的R2指标；根据各初始二阶监测模型的R2指标，从多个初始二阶监测模型中，选取R2指标小于第三设定阈值的二阶监测模型。7.根据权利要求4所述的微咸水湖泊的水质参数遥感监测方法，其特征在于，所述对各三阶光谱的全部波段比值与各水质参数进行相关性分析，并进行一元一次线性拟合，确定多个三...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚建斌，苏维，吴银，刘强，薄学玲，刘雯悦，裴华，
申请(专利权)人：新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第三地质大队，
类型：发明
国别省市：