[發(fā)明專利]基于三查技術(shù)的水體異常遙感動態(tài)監(jiān)控方法、裝置和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710124756.0
• 申請日: 2017-03-03
• 公開（公告）號: CN106971146B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王橋;吳傳慶;馬萬棟;朱利;殷守敬;王晨;王雪蕾;姚延娟;吳迪
• 申請（專利權(quán)）人: 環(huán)境保護(hù)部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G01N21/17
• 代理公司: 北京恩赫律師事務(wù)所11469
• 代理人: 劉守憲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水體異常監(jiān)測領(lǐng)域，特別是指一種基于三查技術(shù)的水體異常遙感動態(tài)監(jiān)控方法、裝置和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

水體異常是水體中營養(yǎng)物質(zhì)過剩，水質(zhì)參數(shù)濃度超標(biāo)、水生生物爆發(fā)型增值、或引起水體功能下降的外源性物質(zhì)輸入而導(dǎo)致的水體的功能下降的現(xiàn)象。突發(fā)水環(huán)境事件及水體富營養(yǎng)化導(dǎo)致的水體功能下降是水體異常的主要表現(xiàn)形式。水體異常導(dǎo)致水環(huán)境的景觀、魚貝類及野生生物保護(hù)、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水、航運等功能嚴(yán)重下降，以及水體污染及突發(fā)水環(huán)境事件導(dǎo)致的水質(zhì)型缺水，水體中有毒有害物質(zhì)嚴(yán)重超標(biāo)導(dǎo)致水質(zhì)嚴(yán)重惡化，嚴(yán)重威脅到了工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)、飲用水安全和人類自身的健康。據(jù)有關(guān)部門監(jiān)測，中國七大水系中一半以上河段水質(zhì)受到污染，全國90％的城市水域污染嚴(yán)重，50％的城鎮(zhèn)水源不符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)，40％的水源已不能飲用。據(jù)統(tǒng)計目前水中污染物已達(dá)2千多種(2221)主要為有機化學(xué)物、碳化物、金屬物，其中自來水里有765種(190種對人體有害，20種致癌，23種疑癌，18種促癌，56種致突變，引起腫瘤)。

常規(guī)的水體異常監(jiān)測方法是利用船只等交通工具通過現(xiàn)場采樣、帶回實驗室進(jìn)行室內(nèi)分析，獲取水體異常(水環(huán)境污染及水環(huán)境事件)的相關(guān)信息，該種方法優(yōu)點是能精確提取導(dǎo)致水環(huán)境污染物的含量，或獲取水環(huán)境事件的發(fā)生位置信息，缺點是耗費大量人力、物力和財力，而且獲取的水環(huán)境污染區(qū)及水環(huán)境事件的分布范圍不精確、有一定的局限性。隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，水體異常發(fā)展到了利用遙感影像進(jìn)行監(jiān)測。水體異常(水環(huán)境污染或水環(huán)境事件)中不同類型異常光譜特征差異較大，部分可以利用遙感技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測。目前，對于水體異常的遙感監(jiān)測主要利用多光譜遙感影像進(jìn)行圖像預(yù)處理后對水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行遙感反演，通過水質(zhì)參數(shù)的閾值設(shè)置，提取水體異常區(qū)，該種方法可有效的獲取部分水體異常區(qū)的空間位置分布特征和面積統(tǒng)計信息，可大大的節(jié)省常規(guī)水環(huán)境檢測的人力、物力和財力成本。

該方法中的遙感影像獲取是通過人為方式查詢、下載、預(yù)處理及利用事先建立的水質(zhì)參數(shù)反演模型，被動的利用遙感影像進(jìn)行水體異常的信息提取。一般情況是對已知發(fā)生的水體異常區(qū)進(jìn)行遙感監(jiān)測，獲取其分布位置和面積特征，該方法雖然一定程度上解決了常規(guī)方法大量耗費人力、物力和財力成本，但是沒有充分利用海量遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行第一時間發(fā)現(xiàn)異常，缺乏時效性，不能對水體進(jìn)行實時動態(tài)監(jiān)控。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于三查技術(shù)的水體異常遙感動態(tài)監(jiān)控方法、裝置和系統(tǒng)，本發(fā)明可最及時的發(fā)現(xiàn)水體異常區(qū)，并對水體異常區(qū)予以確認(rèn)和核實，避免傳統(tǒng)方法對水環(huán)境污染發(fā)現(xiàn)、識別、確認(rèn)不及時的情況；其次可實現(xiàn)快速、自動化的獲取水體異常區(qū)的分布特征，實現(xiàn)了簡單、高效、迅速、準(zhǔn)確、實時地提取水體異常區(qū)的分布狀況。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供技術(shù)方案如下：

一種基于三查技術(shù)的水體異常遙感動態(tài)監(jiān)控方法，包括：

步驟1：獲取包含水體部分的不同空間分辨率的多光譜遙感影像；

步驟2：對中低空間分辨率的多光譜遙感影像進(jìn)行預(yù)處理，獲取中低空間分辨率的遙感反射率影像；

步驟3：對所述中低空間分辨率的遙感反射率影像進(jìn)行水陸分離和去云處理，得到水體部分的中低空間分辨率的遙感反射率影像；

步驟4：對水體部分的中低空間分辨率的遙感反射率影像進(jìn)行聚類分析，得到初步確定的水體異常區(qū)；

步驟5：提取所述初步確定的水體異常區(qū)的經(jīng)緯度信息，得到疑似水體異常區(qū)的范圍；

步驟6：利用所述疑似水體異常區(qū)的范圍，查詢覆蓋該區(qū)域的同期高空間分辨率的多光譜遙感影像；

步驟7：對所述高空間分辨率的多光譜遙感影像進(jìn)行預(yù)處理，獲取高空間分辨率的遙感反射率影像；

步驟8：對所述高空間分辨率的遙感反射率影像進(jìn)行水陸分離和去云處理，得到水體部分的高空間分辨率的遙感反射率影像；

步驟9：利用所述水體部分的高空間分辨率的遙感反射率影像，獲取特征參數(shù)分布圖；

步驟10：通過設(shè)置閾值，提取所述特征參數(shù)分布圖中水色異常的區(qū)域，得到詳查后的水體異常區(qū)的分布位置和面積；

步驟11：利用所述詳查后的水體異常區(qū)實測的水質(zhì)參數(shù)和/或無人機數(shù)據(jù)對所述詳查后的水體異常區(qū)進(jìn)行核查和修正；

步驟12：提取經(jīng)過核查和修正后的水體異常區(qū)的分布位置和面積。

進(jìn)一步的，所述步驟9包括：

步驟91：采用歸一化植被指數(shù)法，提取疑似水體異常區(qū)的歸一化植被指數(shù)NDVI，所述歸一化植被指數(shù)NDVI通過如下公式得到：