[发明专利]基于物联网和3S技术江河流域水环境集成感知与应用方法

摘要

本发明公开了一种基于物联网和3S技术江河流域水环境集成感知与应用方法，包括遥感监测、物联网监测及GIS分析三部分；遥感监测利用遥感技术提取与水体耦合的生态环境因素专题图，快速定位水环境变化靶区；物联网监测通过组建无线传感器网络，结合通用分组无线服务技术，超远程传输水环境传感器监测的数据，并存储至服务器的数据库中；GIS分析用于空间数据的管理与分析，生成江河流域水环境专题应用。本发明可快速、准确判断监测区域的水环境状况，更加及时、高效地对江河流域水环境进行实时感知，提高监测和综合治理江河流域水环境的水平。

主权项

1.一种基于物联网和3S技术江河流域水环境集成感知与应用方法，其特征在于，所述的基于物联网和3S技术江河流域水环境集成感知与应用方法包括遥感监测、物联网监测及GIS分析三部分；遥感监测利用遥感技术提取与水体耦合的生态环境因素专题图，快速定位水环境变化靶区；物联网监测用于获取靶区区域的水环境信息，通过组建无线传感器网络，结合通用分组无线服务技术，超远程传输水环境传感器监测的数据，并存储至服务器的数据库中；GIS分析用于空间数据的管理与分析，生成江河流域水环境专题应用；遥感专题信息的提取方法为：搜集江河流域的遥感时间序列数据，包括高分辨率的无人机影像、卫星影像，同时收集气象数据、实际科考数据及历史资料辅助数据，分类别对所搜集的数据进行预处理；针对无人机影像，首先进行畸变差去除，然后对相片进行内定向、相对定向和绝对定向，通过空三加密进行区域网平差，生成数字高程模型DEM，最后利用DEM生产出数字正摄影像DOM；卫星影像主要进行辐射定标和大气、几何校正，消除传输过程中相关因素的影响，将亮度值转换成地表反射率；参考相关实际科考资料，建立适合江河流域遥感影像的分类体系，依据不同地物类型特点，选取合适的分类特征，构建分类规则，对时间序列影像进行分类，实现江河流域相关专题信息的提取；水环境变化靶区的确定方法为：结合时间序列影像分类数据结果，提取出江河流域水域分布范围及时间序列中水域发生变化的重点区域，且重点监测自然因子导致的范围；选用比值植被指数RVI，通过波段运算提高受污染水体与纯净水体之间的区分能力，RVI计算如公式(1)所示，其中NIR表示影像近红外波段反射率，R表示影像红光波段反射率；结合实际情况设定RVI阈值，当大于该阈值时认为此区域水环境受到污染；以上判别方法主要针对常规污染源，对于水环境热污染状况，采用多光谱影像的热红外传感器，获取水体热辐射场变化资料；基于遥感监测确定出的水体变化较大或已污染的范围，筛选出典型区域作为物联网平台搭建点，构建物联网监测平台，以监测生态脆弱地区的水环境指标因子；所述物联网监测平台包括物联网感知层、物联网网络层及物联网应用层；物联网感知层中通过部署多个水环境参数感知节点，形成无线传感器网络群；物联网网络层利用ZigBee技术在无线传感器网络内部形成自组织网络，实现多参数的动态感知和数据融合，无线传感器感知节点则通过动态路由和多跳传输方式将数据传输到汇聚节点，汇聚节点采用GPRS技术实现数据的超远程传输；物联网应用层由监测终端系统接收通过网络传输水环境参数数据，并存储至SQL数据库服务器中。