[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

本發明提供一種內陸湖泊水體藻藍素濃度遙感反演模型，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，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。還提供了內陸湖泊水體藻藍素濃度遙感反演方法。本發明的內陸湖泊水體藻藍素濃度遙感反演模型能夠減小計算結果誤差，提高水體藻藍素濃度的反演模型精度，設計巧妙，計算簡便，易于實現，成本低，適于大規模推廣應用。

技術領域

本發明涉及內陸湖泊水體環境監測技術領域，特別涉及內陸湖泊水體藻藍素濃度測量技術領域，具體是指一種內陸湖泊水體藻藍素濃度遙感反演模型和方法。

背景技術

內陸湖泊水體富營養化的加劇往往引起藍藻的異常生長，從而造成水華爆發，污染湖泊水質，嚴重影響了周邊人口的用水安全。藻藍素是藍藻進行光合作用的重要色素，可作為藍藻監測的標志性色素。因此，藻藍素的遙感反演、模型定量估測是加強對水體藻藍素高頻、快速的監測的基礎(馬榮華,孔維娟,段洪濤等，基于MODIS影像估測太湖藍藻暴發期藻藍素含量[J].中國環境科學,2009(03):254-260)。而內陸水體光學特性復雜，使用高光譜以及多光譜等遙感技術快速定量估測內陸渾濁水體藻藍素濃度成為一個難點(馮龍慶，基于高光譜遙感的太湖水體藻藍素和CDOM濃度估算模型研究[D].南京農業大學)。

目前遙感定量反演藻藍素濃度的方法主要包括分析方法、半經驗方法和經驗方法，提取各種遙感數據包含的藻藍素濃度信息，定量計算藻藍素濃度。分析方法通過生物光學及輻射傳輸等物理模型定量反演藻藍素濃度，需要明確水體的表觀光學特性和固有光學特性等參數，而內陸湖泊水體組分及光學特性復雜，各種參數精確測量困難，因此反演結果精度普遍不高；半經驗法通過借鑒分析方法的物理模型，用統計分析的方法確定部分運行參數來反演藻藍素濃度，精度較好，得到了比較廣泛的應用，但是構建的反演模型具有一定的時空局限性；經驗法通過建立遙感數據和地面實測藻藍素濃度之間的統計關系定量計算藻藍素濃度，反演模型受時空局限性限制較大，可移植性較差。

以上三種方法在構建模型過程中大多采用固定位置的波段數據。而內陸湖泊水體組分、光學特性復雜，引起水體特征波段的“漂移”現象，使得不同水體中藻藍素特征波段無法準確確定。常用的雙波段比值模型用于高濁度水體容易出現飽和現象，三波段參數不穩定，適用性受到一定的限制，因此需要針對內陸湖泊等高渾濁水體藻藍素濃度反演的應用進一步改進反演模型。此外，大多數研究中使用的反演模型多為線性模型或者指數模型，而在實際中，藻藍素濃度，或者藻藍素濃度的對數值與特征波段之間不僅僅存在著線性關系，還存在著非線性關系。因此，藻藍素濃度的反演方法需要進一步改進和完善。

因此，希望提供一種內陸湖泊水體藻藍素濃度遙感反演模型，其能夠減小計算結果誤差，提高水體藻藍素濃度的反演模型精度。

發明內容

為了克服上述現有技術中的缺點，本發明的一個目的在于提供一種內陸湖泊水體藻藍素濃度遙感反演模型，其能夠減小計算結果誤差，提高水體藻藍素濃度的反演模型精度，適于大規模推廣應用。

本發明的另一目的在于提供一種內陸湖泊水體藻藍素濃度遙感反演模型，其設計巧妙，計算簡便，易于實現，成本低，適于大規模推廣應用。

本發明的另一目的在于提供一種內陸湖泊水體藻藍素濃度遙感反演方法，其能夠減小計算結果誤差，提高水體藻藍素濃度的反演精度，適于大規模推廣應用。