[发明专利]基于遥感影像的湖库chl-a监测站点优化方法和装置

说明书

本发明公开了一种基于遥感影像的湖库chl‑a监测站点优化方法和装置，属于水质监测领域，本发明获取多景包含湖库的遥感影像；通过预处理、裁剪、chl‑a反演和平均计算，得到chl‑a平均浓度空间分布图；然后计算chl‑a浓度的最大空间相关距离，并根据该距离布设站点组；以站点组进行插值，计算插值前后的平均距离，以平均距离和站点数量计算评估指标；从站点组删除一个站点，计算评估指标，依次删除站点，得到多个评估指标，所有评估指标为最小值时对应的站点组即为最终的chl‑a监测站点。本发明对湖库chl‑a监测站点布设构建了科学的评估标准，通过本发明确定的chl‑a监测站点上获取的chl‑a浓度数据即可以通过插值获取湖库全局chl‑a分布状况，为湖库水质评估和环境管理提供技术支撑。

技术领域

本发明涉及水质监测领域，特别是指一种基于遥感影像的湖库chl-a监测站点优化方法和装置。

背景技术

随着我国经济的快速发展，人们的生活水平得到了大幅提升，同时也给人们带来了环境方面的困扰，水质的优劣直接关系到人们的正常生活以及自然环境的生存和发展。目前我国的自然水体普遍呈现富营养化状态，直接表现就是藻类物质的大量繁殖，而藻类物质中叶绿素a(chl-a)所占比例比较稳定，且便于人工测定，因此叶绿素a含量是作为反映水体富营养化程度的重要指标。

对湖泊、水库(简称湖库)等水体chl-a含量的全面评估，需要获取湖库chl-a的空间分布状况。而目前获取湖库chl-a全局分布状况的最主要方法是通过在湖库上设立少数chl-a监测站点，获得chl-a监测站点水质监测数据(即chl-a浓度)，并对监测数据通过反距离加权插值、样条函数插值、趋势面插值或者克里格插值等方法进行空间插值，得到湖库chl-a全局分布状况。

目前chl-a监测站点布设主要考虑湖库入水出水、取水、污染物排放、水文条件等因素，力求以较少的监测断面和测点获取代表性chl-a数据，反演湖库chl-a浓度及空间分布特征。其具体布设原则为：(1)在湖库主要出入口、中心区、滞流区、饮用水源地、鱼类产卵区和游览区等应设置断面。(2)主要排污口汇入处，视其污染物扩散情况在下游100～1000m处设置1～5条断面或半断面。(3)峡谷型水库，应在水库上游、中游、近坝区及库层与主要库湾回水区布设采样断面。(4)湖库无明显功能分区，可采用网格法均匀布设，网格大小依湖库面积而定。(5)湖库的采样断面应与断面附近水流方向垂直。

现有chl-a监测站点的布设，很大程度上满足湖库功能区的监测需要或者污染物输入输出的监测需要，考虑以尽量少的chl-a监测站点数据反演获得chl-a空间分布特征。对于现有站点的数量和空间点位分布往往难以满足空间插值需要。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于遥感影像的湖库chl-a监测站点优化方法和装置，本发明对湖库chl-a监测站点布设构建了科学的评估标准，通过本发明确定的chl-a监测站点上获取的chl-a浓度数据即可以通过插值获取湖库全局的chl-a分布状况，更能反映湖泊所有区域的chl-a分布状况，为湖库水质评估和环境管理提供技术支撑。

本发明提供技术方案如下：

一种基于遥感影像的湖库chl-a监测站点优化方法，包括：

步骤1：获取时间序列上的包括湖库区域的多景遥感影像，所述遥感影像包括多光谱或高光谱遥感影像；

步骤2：对每景遥感影像进行预处理，得到多景遥感反射率影像；

步骤3：对多景遥感反射率影像进行图像裁剪运算，得到多景湖库区域的遥感反射率影像；

步骤4：利用chl-a反演模型，对每景湖库区域的遥感反射率影像进行运算，获得多景chl-a浓度空间分布图；

步骤5：根据多景chl-a浓度空间分布图，计算chl-a平均浓度空间分布图；