[发明专利]一种基于遥感影像和水生态模型的叶绿素计算方法

摘要

本发明公开了一种基于遥感影像和水生态模型的叶绿素计算方法，包括：步骤1，基于遥感影像资料数据进行辐射定标、大气校正、图像裁剪及融合等数据预处理；步骤2，构建遥感水质反演模型，实现水温、叶绿素浓度等指标的分别反演；步骤3，将遥感影像反演得到的上述各项指标浓度和未来气象变化作为水生态模型输入条件，模拟水域环境在未来气象变化条件下，未来一段时间内由营养物质转化、藻类生长死亡等变化，引起的叶绿素浓度动态变化过程。本发明适用于水环境监控与预测，具有普适性，计算精度高，能实现监测布点有限条件下，流域大面积实时叶绿素浓度预测模拟，可形成集成遥感影像与水生态模型一体化的叶绿素浓度预测体系。

主权项

1.一种基于遥感影像和水生态模型的叶绿素计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，遥感影像数据预处理；步骤2，构建遥感水质反演模型，并将反演结果作为水生态模型计算的初值条件，具体实现如下，步骤2-1，首先对研究区域实测光谱数据进行遥感反射率的提取，并进一步做归一化处理，选取遥感影像中具有实测遥感反演模型指标数据的采样点；步骤2-2，建立遥感影像不同波段的运算组合，将选取的采样点实测遥感反演模型指标值与不同波段组合进行相关性分析，选择相关系数最大的波段组合，并将波段组合作为自变量，遥感反演模型指标作为因变量，构建反演模型，其中遥感反演模型指标包括水温、透明度、pH、总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、溶解氧(DO)、生化需氧量(BOD)、叶绿素浓度共十个指标；步骤3，将反演模型得到的遥感反演模型指标值作为初值条件，在未来气象变化条件下，通过模拟水域环境中的营养物质转化、藻类生长死亡过程，计算未来一段时间的叶绿素浓度动态变化过程，实现方式如下，步骤3-1，建立遥感反演模型指标与水生态模型指标之间的转化关系；步骤3-2，基于二维规则网格构建技术，构建用于叶绿素时空分布模拟的二维规则网格体系，将实测水底地形和反演模型得到的遥感反演模型指标值插值到二维规则网格中，并构建水动力学模型，得到研究区域的水动力流场；步骤3-3，进一步构建守恒物质对流扩散模型；步骤3-4，模拟水域环境中的营养物质转化、藻类生长死亡过程，根据水质成分的转化与迁移规律，构建包括浮游植物动力学子系统、磷循环子系统、氮循环子系统和溶解氧平衡子系统的水生态模型，在未来气象变化条件下，计算获得未来一段时间的叶绿素动态时空分布特征。