一种湖泊水质参数反演方法技术

技术编号:43117839 阅读:31 留言:0更新日期:2024-10-26 09:56
本发明专利技术涉及一种湖泊水质参数反演方法,包括:收集湖泊各站点水质监测数据及湖泊上下游出入湖河流的水文水质监测数据;基于边界条件驱动水生态模型进行湖泊水质参数的时空动态模拟并进行模型率定验证;获取湖泊对应遥感影像数据并确定各个像元的中心坐标,基于像元中心坐标提取水生态模型中对应点处的水质参数模拟数据。将每个像元各波段反射率与其位置相匹配的水生态模型中水质参数模拟值相对应构成训练数据集,采用机器学习模型学习像元各波段反射率与对应位置模拟水质参数的关系;提取湖泊各站点对应的像元各波段反射率,并输入至训练好的机器学习模型中,获得各站点水质参数反演值,并与水质参数实测值对比,分析水质参数反演效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水环境遥感领域,具体是一种湖泊水质参数反演方法


技术介绍

1、获得湖泊较高频率和较大范围的水质参数变化过程对于湖泊水资源管理、水环境治理、以及水生态修复等方面具有重要意义。

2、目前常规用于湖泊水质参数监测的方式主要为布设监测站点进行采样并在实验室进行样品检测获得各个水质参数的具体数值,但由于采样和测样成本,一方面点位布设数量有限,无法准确的表征全湖范围内的水质参数空间变化,另一方面采样频率也会相对较低,多为一个月甚至一个季度一次,无法较为连续的表征湖泊水质参数的时间变化。基于遥感影像进行水质参数反演是另一种湖泊水质参数监测方式,其监测范围较广,重访周期也相对较短即监测频率相对较高,但由于实测站点水质数据的数量缺乏,无法较好的建立遥感影像各个波段反射率与水质参数之间的关系,导致水质参数反演精度往往较低,难以满足监测湖泊水质时空动态变化的需求。


技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种湖泊水质参数反演方法,通过使用较少监测站点较低监测频率的水质数据驱动水生态模型,并在合适的模型本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种湖泊水质参数反演方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种湖泊水质参数反演方法,其特征在于,步骤S1中的湖泊中各个站点的水质监测数据包括逐月监测的溶解氧、氨氮和叶绿素a,所述湖泊上下游出入湖河流的水文水质监测数据包括湖泊上游入湖水文数据、湖泊下游出湖水文数据和湖泊出入湖河流水质数据,湖泊上游入湖水文数据为逐日监测的湖泊上游流量,湖泊下游出湖水文数据为逐日监测的下游水位,湖泊出入湖河流水质数据为逐月监测溶解氧、氨氮和叶绿素a。

3.根据权利要求1所述的一种湖泊水质参数反演方法,其特征在于,步骤S2中的湖泊中采用的水生态模型为EFD...

【技术特征摘要】

1.一种湖泊水质参数反演方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种湖泊水质参数反演方法,其特征在于,步骤s1中的湖泊中各个站点的水质监测数据包括逐月监测的溶解氧、氨氮和叶绿素a,所述湖泊上下游出入湖河流的水文水质监测数据包括湖泊上游入湖水文数据、湖泊下游出湖水文数据和湖泊出入湖河流水质数据,湖泊上游入湖水文数据为逐日监测的湖泊上游流量,湖泊下游出湖水文数据为逐日监测的下游水位,湖泊出入湖河流水质数据为逐月监测溶解氧、氨氮和叶绿素a。

3.根据权利要求1所述的一种湖泊水质参数反演方法,其特征在于,步骤s2中的湖泊中采用的水生态模型为efdc模型,将边界条件输入efdc模型中,即可驱动efdc模型获得月尺度水质数据边界条件下逐日的湖泊内各个水质参数的时空动态模拟结果。

4.根据权利要求3所述的一种湖泊水质参数反演方法,其特征在于,步骤s2中基于湖泊上下游出入湖河流的水文水质监测数据驱动efdc模型进行湖泊中水质参数的时空动态模拟时,进一步的采用湖泊中各个站点逐月监测的水质监测数据进行模型参数的率定和验证,其中将efdc模型在各个站点的水质参数模拟值和对应站点的实测值进行对比,并采用纳什效率系数nse和均方根误差rmse计算efdc模型在实测站点处的水质参数模拟误差,其中,nse和rmse的计算公式表示为式1和式2:

5.根据权利要求4所述的一种湖泊水质参数反演方法,其特征在于,步骤s4中的遥感影像选取哨兵-2a卫星,其中哨兵-2a卫星共有13个波段,10m、20m以及60m分别包含4个波段、6个波段以及3个波段;确定像元尺寸为60m,即每个像元...

【专利技术属性】
技术研发人员:李港林淇昕郑勇刘章君温天福鄢笑宇彭宁彦张静文刘鑫李艳红
申请(专利权)人:江西省水利科学院江西省大坝安全管理中心江西省水资源管理中心
类型:发明
国别省市:

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