[發明專利]水體營養鹽和化學需氧量的陸基遙感監測方法

在審

• 申請號: 202110097894.0
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112816421A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 張運林;孫曉;李娜;張毅博;施坤
• 申請（專利權）人: 中國科學院南京地理與湖泊研究所
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25;G06N3/02;G06N3/08
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 徐蓓;尹妍

1.一種水體營養鹽和化學需氧量的陸基遙感監測方法，其特征在于，包括：

S1、將高光譜成像儀架設于不同類型水體岸邊進行不同觀測場景下水體遙感反射比連續高頻自動觀測；所述不同觀測場景指不同天況、水況的水體遙感反射比；

S2、現場定時采集表層水樣，實驗測定水樣總氮、總磷、化學需氧量濃度數據；

S3、匹配同步觀測的遙感反射比和水樣總氮、總磷、化學需氧量濃度數據，構建覆蓋不同類型水體、觀測場景的同步樣本數據集；

S4、利用機器學習模型訓練數據集，建立總氮、總磷、化學需氧量反演模型；

S5、將建立的反演模型應用至S1所述高光譜成像儀，實現無人值守下水體表層氮磷營養鹽和化學需氧量快速實時高頻自動連續監測。

2.根據權利要求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陸/海洋水體；所述天況包括不同天氣狀態、不同時間段；所述水況包括不同風浪程度、不同渾濁度和不同水華程度。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述高光譜成像儀通過固定裝置架設于岸邊；

所述固定裝置包括固定于岸邊的支桿和活動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.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述固定裝置上還設有包含數據存儲裝置的控制箱和太陽能供電裝置。

5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述固定裝置上安裝RGB相機，用于視頻監控觀測點位水面及陸地各類干擾情況。

6.根據權利要求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. 根據權利要求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范圍內的水柱。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述同步樣本數據集覆蓋各類不同觀測場景；樣本數據集中的同步樣本數目大于300個。

9. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在400-900nm中以10 nm為步長取值，選取共51個波長對應的遙感反射比作為輸入要素；總氮、總磷和化學需氧量濃度作為輸出要素，建立機器學習模型。

10.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對機器學習模型輸入數據進行預處理，剔除反射比為1的飽和數據，之后基于均值方差歸一化方法對數據進行歸一化處理。