[發(fā)明專利]一種太湖藍(lán)藻水華的多源衛(wèi)星高時(shí)空分辨率監(jiān)測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210630081.8
• 申請(qǐng)日: 2022-06-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115082309A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周振佳;任思宇;孫冉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大地新亞（北京）技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G06T3/40
• 分類號(hào): G06T3/40;G06T5/50;G06V20/10;G06V20/13;G06V10/764
• 代理公司: 北京騰遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11608
• 代理人: 劉海鵬

本發(fā)明涉及環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種太湖藍(lán)藻水華的多源衛(wèi)星高時(shí)空分辨率監(jiān)測(cè)方法，包括基于6sv輻射傳輸模型的瑞利校正方法和基于數(shù)據(jù)融合的高時(shí)空分辨率藍(lán)藻水華監(jiān)測(cè)方法。本發(fā)明應(yīng)用靈活時(shí)空數(shù)據(jù)融合方法來(lái)生成高時(shí)空分辨率的FAI指數(shù)信息。受益于靜止衛(wèi)星的高時(shí)間分辨率特征，能夠?yàn)樘苓叚h(huán)境監(jiān)測(cè)部門及科研部門提供及時(shí)預(yù)警及太湖藍(lán)藻日間變化信息，有利于當(dāng)?shù)夭块T及時(shí)做好藍(lán)藻水華防控及藍(lán)藻水華爆發(fā)誘因分析。同時(shí)基于靈活時(shí)空數(shù)據(jù)融合方法產(chǎn)生的高空間分辨率藍(lán)藻水華分布圖，能夠及時(shí)觀察到小范圍的藍(lán)藻水華爆發(fā)，減少藍(lán)藻水華爆發(fā)的漏判。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種太湖藍(lán)藻水華的多源衛(wèi)星高時(shí)空分辨率監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)

藍(lán)藻水華多發(fā)生在夏季6-9月，有明顯的季節(jié)性，受溫度、陽(yáng)光、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的影響；溫度在20℃以上；水體PH值偏高、光照度強(qiáng)且時(shí)間久的條件下，藍(lán)藻形成氣囊浮出水面并且迅速繁殖，以至形成藍(lán)藻水華的現(xiàn)象，藍(lán)藻水華具有多種危害性，例如惡臭，使水質(zhì)惡化，減少魚(yú)類生存空間，嚴(yán)重消耗水中氧氣而導(dǎo)致水中生物死亡等，在我國(guó)，對(duì)于藍(lán)藻水華的現(xiàn)象通常由衛(wèi)星監(jiān)測(cè)；

藍(lán)藻水華遙感監(jiān)測(cè)主要以基于單一衛(wèi)星的指數(shù)方法為主，常用的指數(shù)有植被歸一化指數(shù)，增強(qiáng)植被指數(shù)和歸一化植被指數(shù)，這三種技術(shù)的處理流程非常相似，都是對(duì)大氣矯正之后的遙感反射率進(jìn)行組合和計(jì)算得到代表藍(lán)藻水華強(qiáng)度的指數(shù)，再通過(guò)設(shè)定指數(shù)的閾值來(lái)判斷是否為藍(lán)藻水華爆發(fā)；

在這三種指數(shù)中，EVI(增強(qiáng)植被指數(shù))和NDVI(植被歸一化指數(shù))對(duì)薄云和水面反射敏感，不能很好地反映藍(lán)藻水華的信息，同時(shí)FAI(歸一化植被指數(shù))因?yàn)橛玫搅思t和近紅外波段，包含了水中其他浮游植物的熒光信號(hào)，容易造成誤判，因此一般認(rèn)為FAI(歸一化植被指數(shù))是最好的藍(lán)藻水華指數(shù)，在應(yīng)用FAI(歸一化植被指數(shù))進(jìn)行實(shí)際藍(lán)藻水華監(jiān)測(cè)過(guò)程中，由于藍(lán)藻水華爆發(fā)時(shí)間短、日間變化快等特點(diǎn)，受到單一衛(wèi)星性能的限制，這些基于FAI(歸一化植被指數(shù))的單一衛(wèi)星藍(lán)藻水華監(jiān)測(cè)很難同時(shí)實(shí)現(xiàn)高時(shí)間和空間分辨率的藍(lán)藻水華動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。除此之外，F(xiàn)AI(歸一化植被指數(shù))指數(shù)的計(jì)算需要復(fù)雜的瑞利校正過(guò)程，而很多具有高時(shí)間分辨率的靜止衛(wèi)星并沒(méi)有可用的瑞利校正方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種太湖藍(lán)藻水華的多源衛(wèi)星高時(shí)空分辨率監(jiān)測(cè)方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種太湖藍(lán)藻水華的多源衛(wèi)星高時(shí)空分辨率監(jiān)測(cè)方法，包括基于6sv輻射傳輸模型的瑞利校正方法和基于數(shù)據(jù)融合的高時(shí)空分辨率藍(lán)藻水華監(jiān)測(cè)方法；

所述基于6sv輻射傳輸模型的瑞利校正方法的步驟如下：

第一步，將下載好的氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射定標(biāo)，得到大氣頂層反射率R_TOA；

第二步，根據(jù)氣象衛(wèi)星所攜帶的衛(wèi)星方位角和太陽(yáng)天頂角信息，利用6sv輻射傳輸模型針對(duì)每個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行輻射傳輸模擬，此時(shí)可得到的表觀反射率為瑞利反射率R_r；

第三步，將瑞利反射率R_r進(jìn)行瑞麗矯正，獲得瑞麗校正后的反射率R_rc可以由大氣頂層反射率去除瑞利反射率得到，即R_rc＝R_TOA-R_r，其中：

R_rc：瑞麗校正后的反射率；

R_TOA：大氣頂層反射率；

R_r：瑞利反射率；

所述基于數(shù)據(jù)融合的高時(shí)空分辨率藍(lán)藻水華監(jiān)測(cè)方法步驟如下：

S1，選取高空間衛(wèi)星和低空間衛(wèi)星分辨率衛(wèi)星在t1時(shí)刻的歸一化植被指數(shù)計(jì)算結(jié)果和低空間分辨率衛(wèi)星在t2時(shí)刻的歸一化植被指數(shù)計(jì)算結(jié)果；