[發(fā)明專利]一種內(nèi)陸河道表層水體反射光譜走航觀測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110096809.9
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112903631A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設計）人: 周斌;王春娟;于之鋒;雷惠;宋立松;鄭瑤瑤
• 申請（專利權）人: 杭州師范大學
• 主分類號: G01N21/55
• 分類號: G01N21/55;G01N21/25
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權代理有限公司 33224
• 代理人: 曹兆霞

1.一種內(nèi)陸河道表層水體反射光譜走航觀測方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)安置用于內(nèi)陸河道表層水體反射光譜連續(xù)觀測的實測儀器，并按照垂直觀測的要求調(diào)整所述實測儀器的角度，實現(xiàn)對灰板、天空光和水面反射光的同步觀測；

(2)使用所述的實測儀器測得的灰板、天空光和水面反射光的觀測值計算遙感反射率，并對計算所得的遙感反射率的異常值進行識別和剔除；

(3)將步驟(2)得到的內(nèi)陸河道表層水體遙感反射率進行時間-空間匹配，得到在時空上連續(xù)的內(nèi)陸河道表層水體的遙感反射率。

2.如權利要求1所述的內(nèi)陸河道表層水體反射光譜走航觀測方法，其特征在于，所述的實測儀器采用光譜儀。

3.如權利要求2所述的內(nèi)陸河道表層水體反射光譜走航觀測方法，其特征在于，在安置前對所述的光譜儀進行灰板標定，得到所述光譜儀的輻亮度值，并以事先確定的實地實測灰板的光譜儀標定結果為基準，分別計算觀測天空光和水面反射光的光譜儀的標定系數(shù)。

4.如權利要求2所述的內(nèi)陸河道表層水體反射光譜走航觀測方法，其特征在于，安置所述的光譜儀的步驟包括：

(1.1)光譜儀的外接光纖的光纖探頭固定于灰板的支架上，用于對灰板的觀測；

(1.2)兩臺光譜儀分別連接對應的外接光纖，再按水面之上測量法的要求固定于探頭支架上，分別用于對天空光和水面反射光的觀測。

5.權利要求2所述的內(nèi)陸河道表層水體反射光譜走航觀測方法，其特征在于，光譜儀的光纖探頭與水體表面法線平行。

6.權利要求2所述的內(nèi)陸河道表層水體反射光譜走航觀測方法，其特征在于，所述步驟(2)中計算遙感反射率，并對計算所得的遙感反射率的異常值進行識別和剔除的步驟如下：

(2.1)光譜儀數(shù)據(jù)的導出，并將光譜儀導出的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換成面向連續(xù)觀測的光譜反射數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的格式；

(2.2)水體實測輻亮度異常值的剔除，將步驟(2.1)得到的數(shù)據(jù)輸出到光譜反射數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，選擇特征波長查看并識別異常值，最后將所述異常值剔除；

(2.3)計算水體的遙感反射率Rrs，

式中，Lw、Lsky、Es分別為光譜儀面向水體、天空和標準灰板時的測量值，ρ_p為標準灰板反射率，ρ為氣-水界面對天空光的反射率，α、β分別為天空光和水面反射光的標定系數(shù)；

(2.4)遙感反射率的異常值的剔除及平滑，通過步驟(2.3)得到內(nèi)陸河道表層水體遙感反射率后，再次選擇特征波長查看并識別計算得到的遙感反射率的異常值，然后對剔除異常值后的內(nèi)陸河道表層水體的遙感反射率進行均值濾波，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的平滑，得到修正后的遙感反射率。

7.如權利要求6所述的內(nèi)陸河道表層水體反射光譜走航觀測方法，其特征在于，步驟(2.4)中采用先設定閾值，再根據(jù)設定閾值的前后兩條數(shù)據(jù)的差值與閾值進行比較，剔除異常的遙感反射率。

8.如權利要求1所述的內(nèi)陸河道表層水體反射光譜走航觀測方法，其特征在于，所述步驟(3)以步驟(2)得到的遙感反射率的數(shù)據(jù)和衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)進行的時空同步匹配，具體步驟如下：

(3.1)內(nèi)陸河道表層水體遙感反射率的時間同步，對于缺乏光譜數(shù)據(jù)記錄的整秒時刻，采用所述整秒時刻的前后時刻的兩條光譜數(shù)據(jù)的均值進行插值處理，對于存在多條光譜數(shù)據(jù)記錄的整秒時刻，則以該時刻內(nèi)的多條光譜數(shù)據(jù)的均值進行代替處理，獲得整秒時刻的光譜數(shù)據(jù)結果，達到時間上的連續(xù)觀測；

(3.2)內(nèi)陸河道表層水體遙感反射率的空間同步定位，利用連續(xù)觀測的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，按照步驟(3.1)處理后的整秒時刻的數(shù)據(jù)，插值出同步的整秒經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對經(jīng)緯度數(shù)據(jù)和內(nèi)陸河道表層水體的遙感反射率數(shù)據(jù)的時間-空間匹配，得到在時空上連續(xù)的內(nèi)陸河道表層水體的遙感反射率。

9.如權利要求1所述的內(nèi)陸河道表層水體反射光譜走航觀測方法，其特征在于，控制快速連續(xù)走航觀測時的實測環(huán)境，包括以下方法：避免測試船的船體搖晃，避免岸線遮蔽物本身和陰影對觀測的影響。