[發(fā)明專利]水體營(yíng)養(yǎng)鹽和化學(xué)需氧量的陸基遙感監(jiān)測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110097894.0
• 申請(qǐng)日: 2021-01-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112816421A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張運(yùn)林;孫曉;李娜;張毅博;施坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所
• 主分類號(hào): G01N21/25
• 分類號(hào): G01N21/25;G06N3/02;G06N3/08
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務(wù)所 32230
• 代理人: 徐蓓;尹妍

1.一種水體營(yíng)養(yǎng)鹽和化學(xué)需氧量的陸基遙感監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括：

S1、將高光譜成像儀架設(shè)于不同類型水體岸邊進(jìn)行不同觀測(cè)場(chǎng)景下水體遙感反射比連續(xù)高頻自動(dòng)觀測(cè)；所述不同觀測(cè)場(chǎng)景指不同天況、水況的水體遙感反射比；

S2、現(xiàn)場(chǎng)定時(shí)采集表層水樣，實(shí)驗(yàn)測(cè)定水樣總氮、總磷、化學(xué)需氧量濃度數(shù)據(jù)；

S3、匹配同步觀測(cè)的遙感反射比和水樣總氮、總磷、化學(xué)需氧量濃度數(shù)據(jù)，構(gòu)建覆蓋不同類型水體、觀測(cè)場(chǎng)景的同步樣本數(shù)據(jù)集；

S4、利用機(jī)器學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，建立總氮、總磷、化學(xué)需氧量反演模型；

S5、將建立的反演模型應(yīng)用至S1所述高光譜成像儀，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守下水體表層氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽和化學(xué)需氧量快速實(shí)時(shí)高頻自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述不同類型水體包括不同污染水平和清潔程度的內(nèi)陸/海洋水體；所述天況包括不同天氣狀態(tài)、不同時(shí)間段；所述水況包括不同風(fēng)浪程度、不同渾濁度和不同水華程度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述高光譜成像儀通過(guò)固定裝置架設(shè)于岸邊；

所述固定裝置包括固定于岸邊的支桿和活動(dòng)連接于支桿上端向水體方向延伸的延伸桿；所述高光譜成像儀固定于延伸桿上。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述固定裝置上還設(shè)有包含數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置的控制箱和太陽(yáng)能供電裝置。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述固定裝置上安裝RGB相機(jī)，用于視頻監(jiān)控觀測(cè)點(diǎn)位水面及陸地各類干擾情況。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述高光譜成像儀距離水面高度為4-5m。

7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集的表層水樣為水面以下50 cm范圍內(nèi)的水柱。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述同步樣本數(shù)據(jù)集覆蓋各類不同觀測(cè)場(chǎng)景；樣本數(shù)據(jù)集中的同步樣本數(shù)目大于300個(gè)。

9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在400-900nm中以10 nm為步長(zhǎng)取值，選取共51個(gè)波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的遙感反射比作為輸入要素；總氮、總磷和化學(xué)需氧量濃度作為輸出要素，建立機(jī)器學(xué)習(xí)模型。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)模型輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，剔除反射比為1的飽和數(shù)據(jù)，之后基于均值方差歸一化方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理。