一种基于高光谱影像的区域生态风险评价系统及方法技术方案

本发明专利技术属于生态风险评价技术领域，公开了一种基于高光谱影像的区域生态风险评价系统及方法，所述基于高光谱影像的区域生态风险评价系统包括：数据采集模块、遥感数据采集模块、数据分类处理模块、数据处理模块、遥感生态指数构建模块、土壤数据检测模块、中央控制模块、空气质量检测分析模块、地表水检测分析模块、气候分析模块、遥感分析模块以及风险评价模块。本发明专利技术提供的基于高光谱影像的区域生态风险评价系统，选取生态风险评价指标，从土壤、地表水、气候等多个方面利用遥感技术将评价结果可视化，进而得到待评价区域的生态风险状况，能够实现连续地理空间的，基于空间像元的生态风险评价，可信度更高，评价结果更加准确，且更加全面。加全面。加全面。

【技术实现步骤摘要】
一种基于高光谱影像的区域生态风险评价系统及方法


[0001]本专利技术属于生态风险评价
，尤其涉及一种基于高光谱影像的区域生态风险评价系统及方法。

技术介绍

[0002]目前，生态风险是生态系统及其组分所承受的风险,主要关注一定区域内,具有不确定性的事故或灾害对生态系统及其组分可能产生的不利作用,具有不确定性、危害性、客观性、复杂性和动态性等特点。生态风险评价就是评价发生不利生态影响可能性的过程,是根据有限的已知资料预测未知后果的过程。
[0003]当前的区域生态风险评价方法在选取和计算格局指数时一般只关注土壤单项指标，且依据采样结果进行简单的统计分析，从而达到生态风险评价，得到的结果是一个指标值，而不是全面的生态风险评价分析结果。因此，亟需一种新的区域生态风险评价方法，以弥补现有技术的缺陷。
[0004]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：当前的区域生态风险评价方法在选取和计算格局指数时一般只关注土壤单项指标，且依据采样结果进行简单的统计分析，从而达到生态风险评价，得到的结果是一个指标值，而不是全面的生态风险评价分析结果。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于高光谱影像的区域生态风险评价系统及方法。
[0006]本专利技术是这样实现的，一种基于高光谱影像的区域生态风险评价系统，所述基于高光谱影像的区域生态风险评价系统包括：
[0007]数据采集模块，与中央控制模块连接，用于利用多传感器或其他装置采集待评价区域的相应环境及土壤样品数据；
[0008]遥感数据采集模块，与中央控制模块连接，用于通过遥感数据采集设备采集待评价区域的高光谱数据；
[0009]土壤数据检测模块，与中央控制模块连接，用于通过土壤数据检测程序基于采集的土壤样本数据进行检测，得到土壤评价结果；
[0010]空气质量检测分析模块，与中央控制模块连接，用于通过空气质量检测分析仪基于采集的空气样本数据进行待评价区域的空气质量分析；
[0011]地表水检测分析模块，与中央控制模块连接，用于通过地表水检测分析仪基于采集的地表水样本数据进行待评价区域的地表水质量分析；
[0012]气候分析模块，与中央控制模块连接，用于通过气候分析程序基于采集的温湿度数据进行待评价区域的气候分析；
[0013]遥感分析模块，与中央控制模块连接，用于通过遥感分析程序基于处理后的高光谱数据结合确定的遥感生态指数指标进行待评价区域高光谱分析，包括：
[0014]I
i
＝P
i
+S
ij
；
[0015][0016][0017][0018]式中，I
i
为土壤样中i元素的强度，I
(i)
表示i元素纯元素的强度；P
i
表示一次荧光强度，S
ij
表示二次荧光强度，μ
i,λ
表示试样i对波长为的入射光的质量吸收系数；Δλ表示入射X射线的波长在散射体中的相干与非相干散射的波长差； R
i
表示相对强度；
[0019]引入D
i,λ
和D
j,λ
，其数值为0和1，原级X射线光谱波长在短波限和待测元素和基体元素的吸收限之间，D
i，λ
为1，否则为0；同样，当基体元素j的波长大于待测元素的吸收限时，D
j，λ
为0，反之小于待测元素的吸收限时，D
j，λ
为1；
[0020]对某一元素的某一特征X光谱线而言，E
i
为一常数，当XRF 仪器固定时和cscΨ1为常数，因而G
i
就为常数；对于纯物质而言，C
j＝1
。
[0021]进一步，所述基于高光谱影像的区域生态风险评价系统，还包括：
[0022]数据分类处理模块，与中央控制模块连接，用于通过数据分类处理程序对采集的相应数据进行分类处理；
[0023]数据处理模块，与中央控制模块连接，用于通过数据处理程序对采集的待评价区域的高光谱数据进行处理；
[0024]遥感生态指数构建模块，与中央控制模块连接，用于确定遥感生态指数指标；
[0025]中央控制模块，与数据采集模块、遥感数据采集模块、数据分类处理模块、数据处理模块、遥感生态指数构建模块、土壤数据检测模块、空气质量检测分析模块、地表水检测分析模块、气候分析模块、遥感分析模块以及风险评价模块连接，用于利用控制器或单片机控制各个模块正常工作；
[0026]风险评价模块，与中央控制模块连接，用于基于土壤评价结果、空气质量分析结果、地表水质量分析结果、气候分析结果以及高光谱分析结果进行待评价区域的生态风险分析。
[0027]进一步，所述数据采集模块包括：
[0028]土壤样本数据采集单元，用于采集待评价区域的土壤样本数据；
[0029]空气样本数据采集单元，用于采集待评价区域的空气样本数据；
[0030]地表水样本数据采集单元，用于采集待评价区域的地表水样本数据；
[0031]温湿度采集单元，用于利用温度传感器、湿度传感器进行待评价区域的温湿度数据。
[0032]进一步，风险评价模块中，所述进行待评价区域的生态风险分析包括：
[0033]将土壤评价结果、空气质量分析结果、地表水质量分析结果、气候分析结果以及高光谱分析结果分别作为评价指标即因子分子；
[0034]通过以下公式计算得到单项指标的因子隶属度，对应n个评价指标得到m*n 的矩阵R：
[0035][0036]计算综合权重，得到综合权重矩阵B，将矩阵R与矩阵B复合计算，计算得到评价结果；
[0037]其中，所述计算得到单项指标的因子隶属度之前还需进行：将所述因子分子与模糊数学隶属度结合得到因子隶属度，如以下公式所示：
[0038][0039]式中，x0代表评价指标前一个级别；x1代表评价指标后一个级别；x代表当前指标样本值；
[0040]根据以下公式对单项指标进行评价：
[0041][0042]式中，W为各项评价指标样本集合，L为各项指标污染等级集合；
[0043]建立如下公式：
[0044][0045]式中，A为样本数值；n为指标数目；m为评价级别个数。
[0046]进一步，所述计算综合权重包括：
[0047]计算单个指标的权重：
[0048]即
[0049]式中，Ai代表当前指标数值；Lk代表指标级别；
[0050]使用模糊模型中统一化权重计算，得到如下公式：
[0051][0052]式中，Wk代表单一指标权重；
[0053]有n个评价指标，即得到评价综合权重矩阵B，如以下公式所示：
[0054]B＝[W1，W2，......，Wn]。
[0055]进一步，数据处理模块中，所述通过数据处理程序对采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高光谱影像的区域生态风险评价系统，其特征在于，所述基于高光谱影像的区域生态风险评价系统包括：数据采集模块，与中央控制模块连接，用于利用多传感器或其他装置采集待评价区域的相应环境及土壤样品数据；遥感数据采集模块，与中央控制模块连接，用于通过遥感数据采集设备采集待评价区域的高光谱数据；土壤数据检测模块，与中央控制模块连接，用于通过土壤数据检测程序基于采集的土壤样本数据进行检测，得到土壤评价结果；空气质量检测分析模块，与中央控制模块连接，用于通过空气质量检测分析仪基于采集的空气样本数据进行待评价区域的空气质量分析；地表水检测分析模块，与中央控制模块连接，用于通过地表水检测分析仪基于采集的地表水样本数据进行待评价区域的地表水质量分析；气候分析模块，与中央控制模块连接，用于通过气候分析程序基于采集的温湿度数据进行待评价区域的气候分析；遥感分析模块，与中央控制模块连接，用于通过遥感分析程序基于处理后的高光谱数据结合确定的遥感生态指数指标进行待评价区域高光谱分析，包括：I
i
＝P
i
+S
ij
；；；式中，I
i
为土壤样中i元素的强度，I
(i)
表示i元素纯元素的强度；P
i
表示一次荧光强度，S
ij
表示二次荧光强度，μ
i,λ
表示试样i对波长为的入射光的质量吸收系数；Δλ表示入射X射线的波长在散射体中的相干与非相干散射的波长差；R
i
表示相对强度；引入D
i,λ
和D
j,λ
，其数值为0和1，原级X射线光谱波长在短波限和待测元素和基体元素的吸收限之间，D
i,λ
为1，否则为0；同样，当基体元素j的波长大于待测元素的吸收限时，D
j,λ
为0，反之小于待测元素的吸收限时，D
j,λ
为1；对某一元素的某一特征X光谱线而言，E
i
为一常数，当XRF仪器固定时和cscΨ1为常数，因而G
i
就为常数；对于纯物质而言，C
j
＝1。2.如权利要求1所述的基于高光谱影像的区域生态风险评价系统，其特征在于，所述基于高光谱影像的区域生态风险评价系统，还包括：数据分类处理模块，与中央控制模块连接，用于通过数据分类处理程序对采集的相应数据进行分类处理；数据处理模块，与中央控制模块连接，用于通过数据处理程序对采集的待评价区域的
高光谱数据进行处理；遥感生态指数构建模块，与中央控制模块连接，用于确定遥感生态指数指标；中央控制模块，与数据采集模块、遥感数据采集模块、数据分类处理模块、数据处理模块、遥感生态指数构建模块、土壤数据检测模块、空气质量检测分析模块、地表水检测分析模块、气候分析模块、遥感分析模块以及风险评价模块连接，用于利用控制器或单片机控制各个模块正常工作；风险评价模块，与中央控制模块连接，用于基于土壤评价结果、空气质量分析结果、地表水质量分析结果、气候分析结果以及高光谱分析结果进行待评价区域的生态风险分析。3.如权利要求1所述的基于高光谱影像的区域生态风险评价系统，其特征在于，所述数据采集模块包括：土壤样本数据采集单元，用于采集待评价区域的土壤样本数据；空气样本数据采集单元，用于采集待评价区域的空气样本数据；地表水样本数据采集单元，用于采集待评价区域的地表水样本数据；温湿度采集单元，用于利用温度传感器、湿度传感器进行待评价区域的温湿度数据。4.如权利要求1所述的基于高光谱影像的区域生态风险评价系统，其特征在于，风险评价模块中，所述进行待评价区域的生态风险分析包括：将土壤评价结果、空气质量分析结果、地表水质量分析结果、气候分析结果以及高光谱分析结果分别作为评价指标即因子分子；通过以下公式计算得到单项指标的因子隶属度，对应n个评价指标得到m*n的矩阵R：计算综合权重，得到综合权重矩阵B，将矩阵R与矩阵B复合计算，计算得到评价结果；...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈炳超，陈刚，
申请(专利权)人：南宁市绿洲景观园林建设工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：