[發明專利]一種基于遙感影像提取湖庫高渾濁區的方法

在審

• 申請號: 201811285859.6
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109282798A
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 張毅博;張運林;施坤
• 申請（專利權）人: 中國科學院南京地理與湖泊研究所
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00;G06F17/18;G06T7/62;G06T7/90
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 徐蓓;尹妍

本發明提供了一種基于遙感影像提取湖庫高渾濁區的方法，包括：基于實測數據和環境衛星（HJ1A/B）藍、綠、紅光波段遙感反射率構建總懸浮物濃度遙感估算模型進而獲得總懸浮物濃度空間分布格局；基于HJ1A/B藍、綠、紅光波段遙感反射率構建湖庫高渾濁區提取指數，進而提取湖庫高渾濁區；進行遙感估算模型和高渾濁區提取指數的有效性分析。本發明適用于各類內陸湖泊或水庫，同時操作方法簡便，易于推廣和應用。

技術領域

本發明涉及環境科學及監測技術領域，涉及一種基于遙感影像提取湖庫高渾濁區的方法，尤其涉及一種強降雨過程引起的湖庫高渾濁區的遙感影像提取方法。

背景技術

湖庫高渾濁區水體是沉積物、營養物、重金屬、有機污染物和淡水的混合體，這些物質對光具有強烈的吸收和散射作用，影響著湖泊生態系統結構和功能。高渾濁區水體對湖泊生態系統的影響是多方面的，主要包括：

1)來自農業、工業和生活污水的營養物使高渾濁區的營養鹽濃度急劇增加，從而增加了有害藻華的發生率。

2)湖庫高渾濁區中較高的總懸浮物濃度嚴重影響水下光場分布、水生生物初級生產力以及浮游植物群落結構。

3)湖庫高渾濁區沉積物中的攜帶大量重金屬、化肥和農藥，嚴重影響水體的生物地球化學循環，進而影響水生生物的生長和人類的健康。

4)湖庫高渾濁區中的高濃度懸浮物，嚴重影響著水體中光的傳輸，進而影響著水溫和溶氧的垂直分布，水溫垂向混合速率降低，冬季表層水的冷卻時間變長，改變著近岸水體的溫躍層和氧躍層結構，最終影響著水生植物和水生動物的垂直遷移。

湖庫高渾濁區的形成和演化受多種因素的影響，如科氏力、潮汐以及風力等。高渾濁區的寬度以及沿岸前進的距離主要取決于河流徑流量的大小，并且近岸的凹凸和地形的起伏都可能導致高渾濁區寬度的變化。傳統的對高渾濁區的研究主要集中在對湖庫高渾濁區某一特定位置，特定時刻水體的生物，化學和物理參數的監測，但由于高渾濁區的變化快，作用范圍廣，這些特定時刻、特定位置的監測不能反應其發生及發展過程。遙感數據可以實現內陸湖泊或水庫高頻，大規模觀測，并可用于追蹤高渾濁區的時空變化。然而，目前為止，沒有或較少利用遙感方法對湖庫高渾濁區進行自動化提取的研究。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于遙感影像提取湖庫高渾濁區的方法，適用于強降雨過程引起的內陸湖泊或水庫高渾濁區，同時操作方法簡便，便與推廣和應用。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于遙感影像提取湖庫高渾濁區的方法，所述方法包括以下步驟：

S1、基于實測遙感反射率數據和HJ1A/B影像藍、綠、紅光波段遙感反射率構建總懸浮物濃度的遙感估算模型，獲得總懸浮物濃度的空間分布；

S2、基于HJ1A/B影像藍、綠、紅光波段遙感反射率構建湖庫高渾濁區指數，提取湖庫高渾濁區；計算方法如下：

R_rs'(560)＝R_rs(660)+(560-660)/(475-660)*(R_rs(475)-R_rs(660))

PI＝R_rs(560)-R_rs'(560)

式中PI為湖庫高渾濁區指數，R_rs(475)，R_rs(560)和R_rs(660)分別為HJ-1A/B的藍、綠和紅光波段遙感反射率；

基于PI指數提取高渾濁區：當PI≥0時，為高渾濁區，當PI<0時，為非高渾濁區；

S3、基于實時監測的總懸浮物濃度驗證S1構建的總懸浮物濃度的遙感估算模型的有效性；