[發明專利]內陸湖泊水體藻藍素濃度遙感反演模型和方法

在審

• 申請號: 202010772355.8
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN111881870A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 姜曉劍;吳瑩瑩;朱元勵;李卓;任海芳
• 申請（專利權）人: 淮陰師范學院
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/20;G06K9/62;G01N21/31;G01N21/25;G01N21/55
• 代理公司: 上海大視知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31314
• 代理人: 顧小偉

1.一種內陸湖泊水體藻藍素濃度遙感反演模型，其特征在于，所述內陸湖泊水體藻藍素濃度遙感反演模型為Python語言的極端隨機樹模型，所述極端隨機樹模型的模型參數為：'max_features':'log2','splitter':'random','min_samples_leaf':1,'max_depth':None,'min_weight_fraction_leaf':0.0,'criterion':'friedman_mse','min_impurity_split':None,'ccp_alpha':0.0,'min_impurity_decrease':0.000871292997015407,'min_samples_split':2,'max_leaf_nodes':None。

2.如權利要求1所述的內陸湖泊水體藻藍素濃度遙感反演模型，其特征在于，所述極端隨機樹模型采用內陸湖泊水體的數據集訓練而成，所述數據集包括所述內陸湖泊水體的m個樣點的水體遙感反射比和藻藍素濃度的10倍縮小值，m個所述樣點均勻分布在所述內陸湖泊水體上，所述水體遙感反射比為n個特征波段的水體遙感反射比。

3.如權利要求2所述的內陸湖泊水體藻藍素濃度遙感反演模型，其特征在于，所述m為60，所述n個特征波段為751個特征波段，所述751個特征波段為從350nm波段至1100nm波段。

4.一種內陸湖泊水體藻藍素濃度遙感反演方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)測量內陸湖泊水體的水體遙感反射比；

(2)測量所述內陸湖泊水體的藻藍素濃度C_PC，將所述藻藍素濃度C_PC除以10獲得藻藍素濃度的10倍縮小值：

(3)以所述水體遙感反射比為輸入數據，采用Python語言的極端隨機樹模型進行計算，獲得反演值，根據所述反演值與所述的藻藍素濃度的10倍縮小值計算決定系數R²，改變所述極端隨機樹模型的模型參數的取值，R²的變化越大，說明所述模型參數的重要性越大，將所述模型參數按照所述重要性的大小由大到小進行排列構建模型參數調優秩次矩陣；

(4)以所述水體遙感反射比為所述輸入數據，以所述的藻藍素濃度的10倍縮小值為輸出結果，訓練所述極端隨機樹模型，根據所述模型參數調優秩次矩陣依次對所述模型參數進行調優，獲得所述模型參數的調優值；

(5)以所述水體遙感反射比為所述輸入數據，以所述的藻藍素濃度的10倍縮小值為所述輸出結果，采用所述的模型參數的調優值，訓練所述極端隨機樹模型，待所述極端隨機樹模型訓練結束后，獲得內陸湖泊水體藻藍素濃度遙感反演模型，使用save方法保存所述內陸湖泊水體藻藍素濃度遙感反演模型，如果需要使用所述內陸湖泊水體藻藍素濃度遙感反演模型，使用load方法加載所述內陸湖泊水體藻藍素濃度遙感反演模型使用。

5.如權利要求4所述的內陸湖泊水體藻藍素濃度遙感反演方法，其特征在于，在所述步驟(1)中，所述的測量內陸湖泊水體的水體遙感反射比的步驟具體包括：

測量所述內陸湖泊水體的水體光譜數據L_sw、所述內陸湖泊水體的天空漫散射光L_sky以及標準板的反射光L_p，計算所述水體遙感反射比：

Rrs＝(L_sw-r_sky*L_sky)/(L_p*π/ρ_p)，

其中，Rrs為所述水體遙感反射比；r_sky為所述內陸湖泊水體的氣水表面反射率，取值0.022～0.028，在平靜的水面上時r_sky取值0.022，在5m/s的風速時，r_sky取值0.025，在10m/s的風速時取值0.026～0.028，ρ_p為所述標準板的反射率。