[发明专利]一种适用于盐湖水体矿化度的高分辨率遥感定量估算方法

摘要

本发明属盐湖水体信息提取技术领域，具体涉及一种适用于盐湖水体矿化度的遥感定量估算方法。本发明包括如下步骤：一、卫星遥感数据源获取；二、卫星遥感数据预处理；三、盐湖水体水际线提取；四、盐湖水域卫星遥感影像不同亮度值点位选取；五、盐湖水域卫星遥感影像不同点位光谱信息提取；六、构建盐湖水体矿化度遥感指数；七、构建盐湖水体矿化度三维指数；八、盐湖水体矿化度信息提取；九、盐湖水体矿化度定性估测；十、盐湖水样采集和矿化度测定；十一、盐湖水体矿化度定量反演模型构建；十二、反演模型精度评价。通过本方法，能够快速定量估算盐水水体矿化度信息，对于分析盐湖水体矿化度演化趋势具有十分重要的意义。

主权项

1.一种适用于盐湖水体矿化度的高分辨率遥感定量估算方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、高分辨率卫星遥感数据源的获取：选取覆盖某一盐湖水域数据采集质量高的WVⅡ高分辨率卫星遥感数据；步骤二、WVⅡ卫星遥感数据预处理：对步骤一中获取的盐湖水域WVⅡ高分辨率卫星遥感数据进行影像镶嵌和彩色合成，获取预处理后的遥感影像；步骤三、基于WVⅡ高分辨率卫星遥感数据实现盐湖水域水际线提取：对步骤二中预处理后的WVⅡ高分辨率卫星遥感数据进行盐湖水域水际线信息提取，获取精确的盐湖水域轮廓线；步骤四、盐湖水域WVⅡ高分辨率遥感影像不同亮度值点位选取：依据步骤三获取的盐湖水域WVⅡ高分辨率遥感影像的辐射亮度值大小，选取一条亮度值由高到低的剖面，在剖面上均匀选取代表WVⅡ高分辨率遥感影像不同亮度值的多个点；步骤五、盐湖水域WVⅡ高分辨率遥感影像不同点位光谱信息提取：对步骤四中选取的WVⅡ高分辨率遥感影像中多个点的光谱曲线进行特征分析，在高分辨率数据可见光波段域选择影像亮度值最大、谱形变化最大的波段x，在近红外波段域选择影像亮度值最小、谱形变化最小的波段y；步骤六、构建基于WVⅡ高分辨率遥感影像的盐湖水体矿化度遥感指数SIWVⅡ：将步骤五中获取的WVⅡ高分辨率遥感影像亮度值最大、谱形变化最大的波段x，与亮度值最小、谱形变化最小的波段y的比值作为反演湖水矿化度信息的指数，其表达式为：SIWVⅡ＝WVⅡ(band x)/WVⅡ(band y)    (式1)该矿化度指数SIWVⅡ是用WVⅡ(band x)与WVⅡ(band y)波段比值来定义，其取值范围大于零；步骤七、构建基于WVⅡ高分辨率遥感影像的盐湖水体矿化度三维指数：为了充分反映WVⅡ遥感影像不同波段对湖水矿化度的光谱特征，依据步骤六中的矿化度指数的定义，将矿化度指数维度进行推广，可得到盐湖水体的WVⅡ高分辨率遥感影像三维矿化度指数，即WVⅡ(band x1)/WVⅡ(band y1)、WVⅡ(band x2)/WVⅡ(band y2)、WVⅡ(band x3)/WVⅡ(band y3)；该三维矿化度指数提供了较步骤六中的一维矿化度指数更丰富的信息，为盐湖矿化度含量的定性估算奠定了良好基础；步骤八、基于WVⅡ高分辨率遥感影像的盐湖水体矿化度信息提取：基于盐湖水体遥感信息提取方法对步骤七中构建的湖水矿化度WVⅡ遥感三维指数进行信息分离，得到WVⅡ遥感数据3个组分的遥感影像(PC1、PC2、PC3)；结合盐湖湖水水深等值线图，验证第一主成分影像(PC1)亮度值的高低定性反映了湖水矿化度含量的高低信息，而非湖水的深度信息；步骤九、基于WVⅡ高分辨率遥感影像的盐湖水体矿化度定性估算：对步骤八中获取的反映盐湖水体矿化度信息的第一主成分影像(PC1)，按照一定量值间隔进行密度分割，对分割后亮度值由小到大的每个量级分别赋以由浅到深的颜色，盐湖WVⅡ遥感影像颜色的深浅代表了盐湖水体矿化度的高低，即为该盐湖水体矿化度定性估测图；步骤十、盐湖水样采集和矿化度测定：均匀采集该盐湖不同方位水域的若干个个湖水样品，并记录每个取样点的经纬度坐标，经室内化学分析测定获得水样矿化度值；步骤十一、基于WVⅡ高分辨率遥感影像的盐湖水体矿化度定量反演模型构建：选取三分之二的水样矿化度值及对应坐标点位的WVⅡ‑PC1影像亮度值作为统计样本，基于统计分析方法，构建以WVⅡ‑PC1影像亮度值为自变量，水体矿化度真实值为因变量的定量反演模型，模型模拟结果决定系数值(R)较高，绝对值估计误差较小；步骤十二、基于WVⅡ高分辨率遥感影像的盐湖水体矿化度定量反演模型精度评价：以剩余三分之一水样样本采集点位对应的WVⅡ‑PC1影像亮度值为自变量，代入步骤十一所得的定量反演模型，得到每一个水样样本的矿化度定量反演值，通过对每一个样本的矿化度定量反演值与化学分析值统计分析得出：基于WVⅡ高分辨率遥感影像的盐湖水体矿化度定量反演模型平均反演精度高于95％，为有效反演模型。