[發明專利]一種基于遙感的微塑料污染水域空間分布識別方法

有效

• 申請號: 202110563369.3
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113295835B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 葉勝;裴得勝;李勇志
• 申請（專利權）人: 中國科學院重慶綠色智能技術研究院;重慶大學
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18;G01N21/31
• 代理公司: 重慶飛思明珠專利代理事務所(普通合伙) 50228
• 代理人: 李寧

本發明公開了一種基于遙感的微塑料污染水域空間分布識別方法，在目標水域采集若干個水體樣本，并對水體樣本進行預處理；微塑料判斷，篩選出微塑料豐度不小于預設閾值T的水體樣本；矢量圖層緩沖區分析，將得到的范圍作為感興趣區域；提取感興趣區域對應的遙感影像的光譜曲線特征，建立微塑料污染水域的波譜庫；對待識別水域進行初步識別，獲得微塑料污染水域初步識別結果；利用土地利用現狀調查成果，對微塑料污染水域初步識別結果進行校正，獲得微塑料污染水域空間分布識別結果。其顯著效果是：充分利用了遙感、地學分析等技術優勢，實現了大空間尺度微塑料污染水域空間分布的快速識別。

技術領域

本發明涉及到地理信息技術領域，具體涉及一種基于遙感的微塑料污染水域空間分布識別方法。

背景技術

塑料在水環境中降解后，空間分布會分解為數百萬個小塑料顆粒，而那些直徑小于5mm的塑料碎片被定義為微塑料。全球各地的海洋、河流、湖泊、水庫，甚至人跡罕至的北冰洋和南洋等地方，都發現了大量微塑料。微塑料體積小，但吸附污染物的能力很強，部分微塑料本身釋放著有毒有害物質，對水環境等造成直接危害，比如微塑料容易被水環境生物吞噬，在生物體內蓄積威脅生物安全，同時，潛伏在環境中的微塑料最終會通過食物鏈進入人類體內，從而對人類身體健康產生影響，比如影響人體營養吸收等。

對于微塑料污染水域識別監測，現有方法是采用漁船拖網、水體采樣等野外樣品采集，然后進行室內檢測，檢測方法包括顯微鏡視覺識別法、傅里葉變換紅外光譜法、拉曼光譜法、氣相-熱裂解等，最后得到微塑料污染分析數據。目前，尚未發現可以實現大規模、快速識別微塑料污染水域空間分布的技術方法。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種基于遙感的微塑料污染水域空間分布識別方法，利用高光譜遙感技術，通過對微塑料污染水域光譜特征進行分析，然后利用其光譜特征曲線進行全域遙感影像光譜匹配識別，查找出微塑料污染水域，避免對水域的逐一采樣、室內檢測的流程，能夠實現大規模、批量化、自動識別微塑料污染水域空間分布，可用于大空間尺度微塑料污染水域的快速識別提取，支撐生態環境保護管理。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種基于遙感的微塑料污染水域空間分布識別方法，其關鍵在于包括如下步驟：

步驟1、在目標水域采集若干個水體樣本，并對水體樣本進行預處理；

步驟2、對預處理后的水體樣本進行微塑料判斷，篩選出微塑料豐度不小于預設閾值T的水體樣本；

步驟3、利用篩選出的水體樣本對應的采樣點GPS數據制作矢量圖層，并對其進行緩沖區分析，將得到的范圍作為感興趣區域；

步驟4、提取感興趣區域對應的遙感影像的光譜曲線特征，并進行特征分析后獲得微塑料污染水域的光譜特征，建立微塑料污染水域的波譜庫；

步驟5、基于微塑料污染水域的波譜庫對待識別水域進行初步識別，獲得微塑料污染水域初步識別結果；

步驟6、利用土地利用現狀調查成果，對步驟5獲得的微塑料污染水域初步識別結果進行校正，獲得微塑料污染水域空間分布識別結果。

進一步的，步驟1中在進行水體樣本采樣時記錄采樣點坐標，且采樣點間隔為2～3千米，取樣深度為1～1.5米，取樣數量為20～30個，水體樣本的溶劑為20～25L，取樣后采用孔徑為45～50um的濾網進行過濾，濾網上的殘留物用去離子水沖洗至50～100ml的廣口潔凈容器內。

進一步的，步驟1中對水體樣本進行預處理的具體過程為：

步驟1中對水體樣本進行預處理的具體過程為：

A1、采用濃度為30～35％的H₂O₂對每個水體樣本處理10～15小時；