[發明專利]基于遙感影像的水色異常快速定位方法和裝置

有效

• 申請號: 201711385825.X
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108169142B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 馬萬棟;張建輝;殷守敬;王晨;吳傳慶;姚延娟;李利偉;萬繼康;韋濟安;毛學軍;張雪;史園莉;曹飛;姜俊;高乾;孫浩
• 申請（專利權）人: 環境保護部衛星環境應用中心;中國科學院遙感與數字地球研究所
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25;G06K9/00;G06K9/46;G06K9/34
• 代理公司: 北京恩赫律師事務所 11469
• 代理人: 李善學

本發明公開了一種基于遙感影像的水色異常快速定位方法和裝置，屬于水體污染監測領域，該方法首先獲取遙感影像并提取出水域部分；然后計算水域部分的歸一化水體指數并使用均值算子進行均值計算；將均值計算后的歸一化水體指數分布影像與水色異常判斷閾值進行比較，得到水色異常窗口分布影像；使用水色異常窗口分布影像，對歸一化水體指數分布影像進行掩膜運算，獲取初步確定的水色異常區域分布影像；將初步確定的水色異常區域分布影像的每個像元分別與水色異常判斷閾值進行比較，得到水色異常區域。本發明使用均值算子進行尺度變換，減少了比較次數，可大大減少處理時間，提高水色異常的檢測速度和精確性，為環境應急管理部門提供技術支撐。

技術領域

本發明涉及水體污染監測領域，特別是指一種基于遙感影像的水色異常快速定位方法和裝置。

背景技術

隨著工業化的發展以及城市化進程的加劇，不合理的水資源利用，導致各類水環境突發應急事件頻發，使得江河湖海等水體受到威脅，嚴重影響了水體的飲用、灌溉、景觀等各種功能。城市化的加劇、農業面源污染的危害、不合理的工業布局以及航海船只劇增等，導致水體富營養化以及各種水環境污染和環境破壞，嚴重破壞了水體的自凈能力，進而導致沿岸居民及沿海城市的水質型缺水。水體的各種富營養化及水環境污染導致水體顏色發生變化，為了對突發水環境污染事件快速應急響應，需要對突發水色異常區域進行快速、精確的定位，為環境管理部門提供第一手的資料和信息，提高環境部門對突發水環境事件的應急監測能力，為環境管理部門提供及時的技術支撐。

目前對于水體富營養化及各類水環境突發事件的信息獲取，主要依靠地面調查同遙感技術相結合的方式。傳統地面調查主要是監測人員利用船只及各種水質監測儀器對水域進行現場監測，判斷水質指標的達標狀況，同時結合現場水體顏色同周圍水體顏色的差異等經驗手段來綜合判斷水色異常的分布狀況；而遙感技術在近年水色異常的調查方面也發揮了重要的作用。通常利用衛星遙感、航空遙感或地面遙感等手段獲取遙感影像，圖像經過各種預處理后通過人為判斷，依據各種水色異常指數及經驗，通過設置閾值來對遙感影像所有像元進行判別后，識別水體部分的異常。

傳統的地面調查方法依靠人力，需要消耗大量人力、物力和財力才能獲取地面水體的水色異常狀況，耗時、費力且需要大量資金投入，同時受天氣、位置等影響而使得調查不夠全面。遙感技術可解決傳統調查的某些劣勢，發揮了重要作用。但是目前遙感技術對水色異常的判讀和識別主要是基于先驗知識建立水色異常的判讀指數，然后對圖像所有像元進行逐一檢測，例如中國專利文獻CN102087617A以及CN105761286A。由于水色異常類型和種類繁雜，利用水色異常指數不能提取未知類型的水色異常，或者提取精度較低，其次由于傳統的遙感檢測水色異常均是基于影像的所有像元依據判定閾值進行逐一檢測，需要消耗大量時間才能完成整景影像的檢測，大大降低了水色異常的檢測速度。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種基于遙感影像的水色異常快速定位方法和裝置，本發明減少了比較次數，可大大減少處理時間，提高水色異常的檢測速度和精確性，為環境應急管理部門提供技術支撐。

本發明提供技術方案如下：

一種基于遙感影像的水色異常快速定位方法，包括：

步驟1：獲取含有水色異常區域的遙感影像，所述遙感影像包括多光譜或高光譜遙感影像；

步驟2：對所述遙感影像進行預處理，得到遙感反射率影像，所述預處理包括輻射校正、大氣校正和幾何校正；

步驟3：從所述遙感反射率影像上獲取水域部分的遙感反射率影像；

步驟4：采用歸一化水體指數法，提取水域部分的遙感反射率影像的歸一化水體指數，得到歸一化水體指數分布影像，所述歸一化水體指數通過如下公式得到：