本申请提供了一种高光谱水质反演方法、装置、电子设备和存储介质，涉及遥感影像处理技术领域，该方法包括：通过高光谱水质反演模型首先确定水质反演结果，进一步根据预先构建的置信度索引库进行置信度校正，将置信度低于预设置信度阈值的水质反演结果进行插值处理，从而得到卫星高光谱影像数据全部像元的目标污染物浓度反演值，以基于目标污染物浓度反演值判断是否为水质污染区域。本申请提高了水质反演的准确度和可信度，降低水环境监管成本。降低水环境监管成本。降低水环境监管成本。
【技术实现步骤摘要】
高光谱水质反演方法、装置、电子设备和存储介质
[0001]本申请涉及遥感影像处理
，尤其是涉及一种高光谱水质反演方法、装置、电子设备和存储介质。
技术介绍
[0002]水质监测，也即对水体中各种化学、物理和生物参数进行测量和分析。相关技术中，水质监测方法包括人工现场收集实验室分析的方法、通过监测系统监测的方法和远程遥感收集数据监测的方法。然而，上述方式均存在一定的缺陷：人工方式耗时且人工成本较高，监测系统的监测空间范围有限，远程遥感监测方式虽然可以进行大范围、连续的空间数据监测，但是由于水质遥感影像中的混合像元可能包含水体、陆地、水草、浮游生物等不同类型的地物，存在反演精度降低、模型适应性降低、反演结果解释困难等问题。
技术实现思路
[0003]本申请的目的在于提供一种高光谱水质反演方法、装置、电子设备和存储介质，提高了水质反演的准确度和可信度，降低水环境监管成本。
[0004]第一方面，本专利技术提供一种高光谱水质反演方法，方法包括：获取目标区域的卫星高光谱影像数据，对卫星高光谱影像数据进行影像预处理，得到目标区域内每个位置点所对应的特征数据；其中，特征数据至少包括水深数据、水体边界数据、高分辨率土地分类数据、地面温度数据、地面风速数据中的一种或多种；对特征数据进行尺度对齐处理，得到与卫星高光谱影像数据的高光谱空间分辨率一致的目标特征数据；将目标特征数据输入至预先训练好的高光谱水质反演模型，得到目标区域的水质反演结果；基于水质反演结果在预先构建的置信度索引库检索卫星高光谱影像数据中每个像元反演结果的置信度，并对置信度低于预设置信度阈值的水质反演结果进行插值处理，得到全部像元的目标污染物浓度反演值；将目标污染物浓度反演值满足预设的污染判定阈值对应的像元区域确定为水质污染区域。
[0005]在可选的实施方式中，高光谱水质反演模型的构建步骤，包括：获取目标区域的卫星高光谱影像数据，对卫星高光谱影像数据进行特征扩展处理，得到水质光谱特征；对水质光谱特征进行筛选，通过筛选后保留的满足预设临界条件的目标水质光谱特征对高光谱水质反演模型进行训练，得到目标高光谱水质反演模型；目标高光谱水质反演模型为：其中，K代表核矩阵，c为实数集中的一个n维向量，λ为特征值矩阵,I为单位矩阵，Y为污染物浓度值。
[0006]在可选的实施方式中，方法还包括：根据像元类型和索引属性构建置信度索引库；其中，索引属性至少包括混合像元水体比例、平均水深等级、风速等级、底质类型；基于索引属性的多种属性组合，计算置信度索引库中的置信度。
[0007]在可选的实施方式中，基于索引属性的多种属性组合，计算置信度索引库中的置
信度，通过以下公式计算：；其中，j为指定类型像元索引号；n为指定类型像元数量；为i像元反演值；为i像元地面测量值。
[0008]在可选的实施方式中，对置信度低于预设置信度阈值的水质反演结果进行插值处理，得到全部像元的目标污染物浓度反演值，包括：计算得到目标区域所包含的预设差值范围的纯像元；计算置信度低于预设置信度阈值的水质反演结果对应的插值点与目标区域内预先选定的各个已知点之间的距离；基于每个距离确定相应的插值权重，并基于插值权重和插值点对应的像元反演结果的置信度确定插值点对应的污染物浓度值；根据置信度高于预设置信度阈值的像元反演结果的置信度和插值点对应的污染物浓度值确定全部像元的目标污染物浓度反演值。
[0009]在可选的实施方式中，将目标污染物浓度反演值满足预设的污染判定阈值对应的像元区域确定为水质污染区域，包括：基于目标污染物浓度反演值满足预设的污染判定阈值对应的像元区域确定高污染分布网格；基于高污染分布网格规划无人机飞行路线，以使无人机基于无人机飞行路线进行无人机高光谱观测；根据无人机观测结果和高光谱水质反演模型进行水质反演，获得水质分布图，通过水质分布图确定水质污染区域。
[0010]在可选的实施方式中，在确定水质污染区域之后，方法还包括：获取水质污染区域的实际水质数据，对实际水质数据进行地面采样实验室监检测，确定目标水质信息。
[0011]第二方面，本专利技术提供一种高光谱水质反演装置，装置包括：数据获取及预处理模块，用于获取目标区域的卫星高光谱影像数据，对卫星高光谱影像数据进行影像预处理，得到目标区域内每个位置点所对应的特征数据；其中，特征数据至少包括水深数据、水体边界数据、高分辨率土地分类数据、地面温度数据、地面风速数据中的一种或多种；特征对齐模块，用于对特征数据进行尺度对齐处理，得到与卫星高光谱影像数据的高光谱空间分辨率一致的目标特征数据；反演处理模块，用于将目标特征数据输入至预先训练好的高光谱水质反演模型，得到目标区域的水质反演结果；置信度确定模块，用于基于水质反演结果在预先构建的置信度索引库检索卫星高光谱影像数据中每个像元反演结果的置信度，并对置信度低于预设置信度阈值的水质反演结果进行插值处理，得到全部像元的目标污染物浓度反演值；水质污染区域确定模块，用于将目标污染物浓度反演值满足预设的污染判定阈值对应的像元区域确定为水质污染区域。
[0012]第三方面，本专利技术提供一种电子设备，包括处理器和存储器，存储器存储有能够被处理器执行的计算机可执行指令，处理器执行计算机可执行指令以实现前述实施方式任一项的高光谱水质反演方法。
[0013]第四方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，计算机可执行指令促使处理器实现前述实施方式任一项的高光谱水质反演方法。
[0014]本申请提供的高光谱水质反演方法、装置、电子设备和存储介质，通过高光谱水质反演模型首先确定水质反演结果，进一步根据预先构建的置信度索引库进行置信度校正，将置信度低于预设置信度阈值的水质反演结果进行插值处理，从而得到卫星高光谱影像数据全部像元的目标污染物浓度反演值，以基于目标污染物浓度反演值判断是否为水质污染
区域。根据影响水质反演质量的诸多因素评估置信度，并可采用插值替代低置信度像元反演结果，提高反演可靠性，适用于不同应用场景；以高光谱水质反演为基础进行水质监测，提高了监测监督范围，降低了水质简监测成本。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，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。
[0016]图1为本申请实施例提供的一种高光谱水质反演方法的流程图；图2为本申请实施例提供的一种构建高光谱水质反演模型的流程图；图3为本申请实施例提供的一种具体的水质反演的流程图；图4为本申请实施例提供的一种高光谱水质反演装置的结构图；图5为本申请实施例提供的一种电子设备的结构图。
具体实施方式
[0017]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高光谱水质反演方法，其特征在于，所述方法包括：获取目标区域的卫星高光谱影像数据，对所述卫星高光谱影像数据进行影像预处理，得到目标区域内每个位置点所对应的特征数据；其中，所述特征数据至少包括水深数据、水体边界数据、高分辨率土地分类数据、地面温度数据、地面风速数据中的一种或多种；对所述特征数据进行尺度对齐处理，得到与所述卫星高光谱影像数据的高光谱空间分辨率一致的目标特征数据；将所述目标特征数据输入至预先训练好的高光谱水质反演模型，得到目标区域的水质反演结果；基于所述水质反演结果在预先构建的置信度索引库检索所述卫星高光谱影像数据中每个像元反演结果的置信度，并对置信度低于预设置信度阈值的水质反演结果进行插值处理，得到全部像元的目标污染物浓度反演值；将所述目标污染物浓度反演值满足预设的污染判定阈值对应的像元区域确定为水质污染区域。2.根据权利要求1所述的高光谱水质反演方法，其特征在于，所述高光谱水质反演模型的构建步骤，包括：获取目标区域的卫星高光谱影像数据，对所述卫星高光谱影像数据进行特征扩展处理，得到水质光谱特征；对所述水质光谱特征进行筛选，通过筛选后保留的满足预设临界条件的目标水质光谱特征对高光谱水质反演模型进行训练，得到目标高光谱水质反演模型；所述目标高光谱水质反演模型为：其中，K代表核矩阵，c为实数集中的一个n维向量，λ为特征值矩阵，I为单位矩阵，Y为污染物浓度值。3.根据权利要求2所述的高光谱水质反演方法，其特征在于，所述方法还包括：根据像元类型和索引属性构建置信度索引库；其中，所述索引属性至少包括混合像元水体比例、平均水深等级、风速等级、底质类型；基于所述索引属性的多种属性组合，计算所述置信度索引库中的置信度。4.根据权利要求3所述的高光谱水质反演方法，其特征在于，基于所述索引属性的多种属性组合，计算所述置信度索引库中的置信度，通过以下公式计算：其中，j为指定类型像元索引号；n为指定类型像元数量；为i像元反演值；为i像元地面测量值。5.根据权利要求4所述的高光谱水质反演方法，其特征在于，对置信度低于预设置信度阈值的水质反演结果进行插值处理，得到全部像元的目标污染物浓度反演值，包括：计算得到所述目标区域所包含的预设差值范围的纯像元；计算置信度低于预设置信度阈值的水质反演结果对应的插值点与所述目标区域内预
先选定的各个已知点之间的距离；基于每个距离确定相应的插值权重，并基于所述插值权重和插值点对...
【专利技术属性】
技术研发人员：尤小刚，王宇翔，王昊，宗继彪，刘东升，李小涵，胡晓燕，廖通逵，
申请(专利权)人：航天宏图信息技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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