[發明專利]一種內陸河道表層水體反射光譜走航觀測方法

在審

• 申請號: 202110096809.9
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112903631A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（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: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 曹兆霞

1.一種內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)安置用于內陸河道表層水體反射光譜連續觀測的實測儀器，并按照垂直觀測的要求調整所述實測儀器的角度，實現對灰板、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，得到在時空上連續的內陸河道表層水體的遙感反射率。

2.如權利要求1所述的內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。

4.如權利要求2所述的內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)光譜儀數據的導出，并將光譜儀導出的數據格式轉換成面向連續觀測的光譜反射數據處理系統的格式；

(2.2)水體實測輻亮度異常值的剔除，將步驟(2.1)得到的數據輸出到光譜反射數據處理系統，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；

(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陸河道表層水體的遙感反射率進行均值濾波，實現數據的平滑，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，再根據設定閾值的前后兩條數據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據和衛星定位數據進行的時空同步匹配，具體步驟如下：

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

(3.2)內陸河道表層水體遙感反射率的空間同步定位，利用連續觀測的衛星定位數據，按照步驟(3.1)處理后的整秒時刻的數據，插值出同步的整秒經緯度數據，實現對經緯度數據和內陸河道表層水體的遙感反射率數據的時間-空間匹配，得到在時空上連續的內陸河道表層水體的遙感反射率。

9.如權利要求1所述的內陸河道表層水體反射光譜走航觀測方法，其特征在于，控制快速連續走航觀測時的實測環境，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。