[发明专利]一种水体遥感监测方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于水质监测领域，尤其涉及遥感水质监测。

背景技术

现阶段对水质监测的常规手段是通过在监测水域内布设采样点采集水样，通过实验仪器分析得到污染水质的各种物质成分，进而分析水质的污染状况，各种污染物质的浓度。这种方法得到的是采样点采样时刻的水质状况，不能得到整个水域的污染状况。如果采用这种方法对河流、湖泊等广域分布水域的水环境实施面覆盖监测，不仅是一项消耗极大人力物力财力的工作，甚至困难到无法实施。

目前对水体面状污染的监测采取遥感监测方法。基于多光谱遥感图像进行面状水域污染监测和研究的基础数据是多光谱遥感图像。图像像元值是水体的体散射辐射能量离水返回传感器的光谱能量和水面反射能量为主体的叠加。外部辐射能量在进入水体过程中，被水体吸收的同时也在散射。入射能量在进入水体中，随着透射的光程路径的增加，吸收和散射特征也在改变，辐射能量穿透深度与水体的污染有关。深度对离水散射能量也会产生影响。透明度高的深水区入射能量在向下传输的过程中被衰减很多，最终离水辐射能量很低。在透明度高的水体浅水区，辐射到达河床和水底后仍然较强，河床和水底反射光谱能量也作为离水辐射能量的一部分进入遥感传感器。电磁波在水中的穿透深度是一个随污染浓度变化的函数。当水体内污染物质浓度使辐射能量不能到达水体基底且污染浓度分布不均匀时，辐射能量在各处的穿透深度就构成非等深面。当水深较浅时，与污染程度相关性较低的水底物质反射能量也成为反射能量的一部分。由于自然界实际的江河湖海的水质和深度变化是一种随机的不确定性组合条件，多光谱遥感定量反演水质参数模型所用的多光谱图像数据并不是在一种相同环境条件下获取的。现在基于遥感图像光谱能量对污染的反演都忽略了“水体体散射深度不同”、“河床和湖泊水底底质差异”这一前提，因此基于这些图像导出的反演模型具有先天性缺陷，其结果误差较大，数据真实性较低，普适性与可用性较差。所以现有基于遥感图像用于污染的定量分析的方法不能实用。

发明内容

本发明为解决现有技术的不足，基于水体的光谱反射率设计了一种水体的遥感监测装置，用于对面状水体进行遥感监测。

一种水体遥感监测装置，包括成像部分和漂浮部分，

所述成像部分包括：

航天或航空遥感平台的遥感成像装置，其中，所述成像装置用于拍摄、存储水体表面图像，

所述漂浮部分包括：

锚1，用于固定所述水体遥感监测装置的位置，其中，使所述水体遥感监测装置在水流运动环境下的位移始终保持在误差允许的范围，误差范围为经验值，

固定在水体不同深度处的白板4，其中，所述白板4具有相同的反射特性，

连接锚1和白板4的支撑装置2，其中，所述支撑装置2为刚性结构，用于固定白板4和连接锚1，

漂浮装置3，安装在支撑装置2上，其中，所述漂浮装置3用于使所述水体遥感监测装置能够在水体中保持一定的姿态和深度。

进一步地，所述支撑装置2分为水上部分和水下部分，其中，水下部分的底端与锚1相连，漂浮装置3安装在支撑装置2水下部分，所述支撑装置2水上部分和水下部分分别连接有白板4，与支撑装置2水下部分相连的白板4称为水下白板4，与支撑装置2水上部分相连的白板4称为水上白板4。

进一步地，所述水上白板4的数量大于等于1，所述水下白板4的数量大于等于2。

进一步地，所述水下白板4处于不同的水深处。

进一步地，所述水下白板4有与水平面高度差为5CM、10CM或20CM。

进一步地，水下白板4在水平位置上相互不重叠。

进一步地，白板4的尺度大于等于成像装置像素地面尺度的2倍。

进一步地，水上白板4与水下白板4的之间的水平距离大于等于成像装置地面尺度的3个像元。

一种水体的遥感监测方法，包括如下步骤：

S1、在监测区域内多点布置水体遥感监测装置的漂浮部分；

S2、利用水体遥感监测装置的成像部分进行成像，同时获取一个水体遥感监测装置的漂浮部分的水下白板4和水上白板4的光谱反射能量的数据；

S3、基于S2所述光谱反射能量的数据计算出不同深度的水下白板4的光谱反射率；

S4、对监测区域内多点布置的水体遥感监测装置的漂浮部分进行遍历操作，遍历S2-S3，得出监测区域内布置的全部水体遥感监测装置的漂浮部分的不同深度的水下白板4光谱反射率，记作A；