一種內陸二類水體葉綠素a濃度的反演方法及裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種內陸二類水體葉綠素a濃度的反演方法及裝置，其中內陸二類水體葉綠素a濃度的反演方法首先對第一遙感反射率光譜進行分類，得到以不同組成成分為主要組分的若干類第二遙感反射率光譜并計算每條第二遙感反射率光譜的權重矩陣，再選擇每一類的特征波段計算葉綠素光譜指數，最后將每一條光譜的每一類別下的葉綠素光譜指數用其權重進行加權融合得到加權葉綠素指數并擬合反演模型得到葉綠素a濃度。這種先分類后加權反演的方法降低區域和時間對反演方法的局限性，提高反演結果的平滑性和穩定性，因此后續在反演某類第二遙感反射率光譜的葉綠素a濃度時，可以采用與其對應的反演模型進行反演得到葉綠素a濃度，提高方法通用性。

【技術實現步驟摘要】
一種內陸二類水體葉綠素a濃度的反演方法及裝置
[0001 ] 本專利技術涉及內陸二類水體的水質參數反演
，特別涉及一種內陸二類水體葉綠素a濃度的反演方法及裝置。
技術介紹
葉綠素a、懸浮物和有色可溶性有機物(也稱黃色物質)是目前遙感能夠監測到的內陸二類水體中的主要組成成分，其中葉綠素a作為光合作用最重要的色素是浮游植物生物量的指示參數，當葉綠素a濃度高時，往往導致水華發生，水質惡化，因此需要對內陸二類水體中的葉綠素a濃度進行實時監控。目前對內陸二類水體中的葉綠素a濃度進行實時監控的一種常用手段是:利用水質參數反演算法來反演內陸二類水體中葉綠素a濃度，并且該水質參數反演算法針對特定區域和特定時間的水體建立。但是內陸二類水體會隨著區域和/或時間的變化而變化，因此針對某個特定區域的某個特定時間建立的反演算法，并不適用于反演其他區域和同一區域的不同時間的水體，降低反演算法的通用性。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術實施例提供一種內陸二類水體葉綠素a濃度的反演方法及裝置，用于提高反演方法的通用性。技術方案如下:本專利技術實施例提供一種內陸二類水體葉綠素a濃度的反演方法，包括:獲取實際測量的內陸二類水體的第一遙感反射率光譜；對所述第一遙感反射率光譜進行分類，得到分類后的第二遙感反射率光譜，計算每類所述第二遙感反射率光譜的質心，其中每類所述第二遙感反射率子光譜以所述第一遙感反射率光譜中的一種組成成分為主要組分，且不同所述第二遙感反射率子光譜中的所述主要組分不同；計算所述第一遙感反射率光譜中每條遙感反射率光譜到每個質心的光譜角度距離，得到距離矩陣；對所述距離矩陣進行歸一化處理，得到權重矩陣，其中所述權重矩陣中的每個權重對應一類第二遙感反射率光譜中的一條遙感反射率光譜；為每類所述第二遙感反射率光譜選取特征波段；以每類所述第二遙感反射率光譜的所述特征波段為依據，計算與每個特征波段對應的每類所述第二遙感反射率光譜的葉綠素光譜指數；將每類所述第二遙感反射率光譜的葉綠素光譜指數和對應的權重進行加權求和，得到每類所述第二遙感反射率光譜的加權葉綠素光譜指數；對每類所述第二遙感反射率光譜的加權葉綠素光譜指數和實際測量的所述第二遙感反射率光譜對應的葉綠素a濃度進行回歸分析，以得到葉綠素a濃度反演模型；利用所述葉綠素a濃度反演模型，反演其他遙感反射率光譜對應的葉綠素a濃度。優選地，對所述第一遙感反射率光譜進行分類之前，所述方法還包括:對所述第一遙感反射率光譜進行平滑處理和歸一化處理，對處理后的所述第一遙感反射率光譜進行分類。優選地，對所述第一遙感反射率光譜進行平滑處理，包括:利用窗口為15、多項式級數為2的Savitzky-Golay濾波算法，對所述第一遙感反射率光譜進行平滑處理。優選地，對所述第一遙感反射率光譜進行分類，包括:用逐步迭代的K均值聚類算法將所述第一遙感反射率光譜劃分為三類所述第二遙感反射率光譜。優選地，將每類所述第二遙感反射率光譜的葉綠素光譜指數和對應的權重進行加權求和，得到每類所述第二遙感反射率光譜的加權葉綠素光譜指數，包括:[0021 ] 利用公式二 [/； (x)x g:(.r)]對每類所述第二遙感反射率光譜的葉綠素光譜指數和對應的權重進行加權求和，得到每類所述第二遙感反射率光譜的加權葉綠素光譜指數，其中gi(x)為第i類所述第二遙感反射率光譜的葉綠素光譜指數，fi(x)為第i類所述第二遙感反射率光譜的質心。本專利技術實施例還提供一種內陸二類水體葉綠素a濃度的反演裝置，包括:獲取單元，用于獲取實際測量的內陸二類水體的第一遙感反射率光譜；分類單元，用于對所述第一遙感反射率光譜進行分類，得到分類后的第二遙感反射率光譜，計算每類所述第二遙感反射率光譜的質心，其中每類所述第二遙感反射率子光譜以所述第一遙感反射率光譜中的一種組成成分為主要組分，且不同所述第二遙感反射率子光譜中的所述主要組分不同；第一計算單元，用于計算所述第一遙感反射率光譜中每條遙感反射率光譜到每個質心的光譜角度距離，得到距離矩陣；第二計算單元，用于對所述距離矩陣進行歸一化處理，得到權重矩陣，其中所述權重矩陣中的每個權重對應一類第二遙感反射率光譜中的一條遙感反射率光譜；選取單元，用于為每類所述第二遙感反射率光譜選取特征波段；第三計算單元，用于以每類所述第二遙感反射率光譜的所述特征波段為依據，計算與每個特征波段對應的每類所述第二遙感反射率光譜的葉綠素光譜指數；第四計算單元，用于將每類所述第二遙感反射率光譜的葉綠素光譜指數和對應的權重進行加權求和，得到每類所述第二遙感反射率光譜的加權葉綠素光譜指數；分析單元，用于對每類所述第二遙感反射率光譜的加權葉綠素光譜指數和實際測量的所述第二遙感反射率光譜對應的葉綠素a濃度進行回歸分析，以得到葉綠素a濃度反演模型；反演單元，用于利用所述葉綠素a濃度反演模型，反演其他遙感反射率光譜對應的葉綠素a濃度。優選地，所述裝置還包括:處理單元，用于對所述第一遙感反射率光譜進行平滑處理和歸一化處理，并觸發所述分類單元對處理后的所述第一遙感反射率光譜進行分類。優選地，所述處理單元對所述第一遙感反射率光譜進行平滑處理，包括:利用窗口為15、多項式級數為2的Savitzky-Golay濾波算法，對所述第一遙感反射率光譜進行平滑處理。優選地，所述分類單元對所述第一遙感反射率光譜進行分類，包括:用逐步迭代的K均值聚類算法將所述第一遙感反射率光譜劃分為三類所述第二遙感反射率光譜。優選地，所述第四計算單元將每類所述第二遙感反射率光譜的葉綠素光譜指數和對應的權重進行加權求和，得到每類所述第二遙感反射率光譜的加權葉綠素光譜指數，包括:利用公=義U)]對每類所述第二遙感反射率光譜的葉綠素光譜指數和對應的權重進行加權求和，得到每類所述第二遙感反射率光譜的加權葉綠素光譜指數，其中gi(x)為第i類所述第二遙感反射率光譜的葉綠素光譜指數，fi(x)為第i類所述第二遙感反射率光譜的質心。與現有技術相比，本專利技術包括以下優點:從上述技術方案可以看出，本專利技術實施例提供的內陸二類水體葉綠素a濃度的反演方法首先對第一遙感反射率光譜進行分類，得到以不同組成成分為主要組分的若干類第二遙感反射率光譜并計算每條第二遙感反射率光譜的權重矩陣，再選擇每一類的特征波段計算葉綠素光譜指數，最后將每一條光譜的每一類別下的葉綠素光譜指數用其權重進行加權融合得到加權葉綠素指數并擬合反演模型得到葉綠素a濃度。這種先分類后加權反演的方法降低區域和時間對反演方法的局限性，提高反演結果的平滑性和穩定性，因此后續在反演某類第二遙感反射率光譜的葉綠素a濃度時，可以采用與其對應的反演模型進行反演得到葉綠素a濃度， 提高方法通用性?！靖綀D說明】為了更清楚地說明本專利技術實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本專利技術實施例提供的內陸二類水體葉綠素a濃度的反演方法的流程圖；圖2是本專利技術實施例提供的內陸二類水體葉綠素a濃度的反演裝置的一種結構示意圖；圖3是本專利技術實施例提供的內陸二類水體葉綠素a濃度的反演裝置的另一種結構示意圖?！颈疚臋n來自技高網...

【技術保護點】
一種內陸二類水體葉綠素a濃度的反演方法，其特征在于，包括：獲取實際測量的內陸二類水體的第一遙感反射率光譜；對所述第一遙感反射率光譜進行分類，得到分類后的第二遙感反射率光譜，計算每類所述第二遙感反射率光譜的質心，其中每類所述第二遙感反射率子光譜以所述第一遙感反射率光譜中的一種組成成分為主要組分，且不同所述第二遙感反射率子光譜中的所述主要組分不同；計算所述第一遙感反射率光譜中每條遙感反射率光譜到每個質心的光譜角度距離，得到距離矩陣；對所述距離矩陣進行歸一化處理，得到權重矩陣，其中所述權重矩陣中的每個權重對應一類第二遙感反射率光譜中的一條遙感反射率光譜；為每類所述第二遙感反射率光譜選取特征波段；以每類所述第二遙感反射率光譜的所述特征波段為依據，計算與每個特征波段對應的每類所述第二遙感反射率光譜的葉綠素光譜指數；將每類所述第二遙感反射率光譜的葉綠素光譜指數和對應的權重進行加權求和，得到每類所述第二遙感反射率光譜的加權葉綠素光譜指數；對每類所述第二遙感反射率光譜的加權葉綠素光譜指數和實際測量的所述第二遙感反射率光譜對應的葉綠素a濃度進行回歸分析，以得到葉綠素a濃度反演模型；利用所述葉綠素a濃度反演模型，反演其他遙感反射率光譜對應的葉綠素a濃度。...

【技術特征摘要】
1.一種內陸二類水體葉綠素a濃度的反演方法，其特征在于，包括: 獲取實際測量的內陸二類水體的第一遙感反射率光譜； 對所述第一遙感反射率光譜進行分類，得到分類后的第二遙感反射率光譜，計算每類所述第二遙感反射率光譜的質心，其中每類所述第二遙感反射率子光譜以所述第一遙感反射率光譜中的一種組成成分為主要組分，且不同所述第二遙感反射率子光譜中的所述主要組分不同； 計算所述第一遙感反射率光譜中每條遙感反射率光譜到每個質心的光譜角度距離，得到距離矩陣； 對所述距離矩陣進行歸一化處理，得到權重矩陣，其中所述權重矩陣中的每個權重對應一類第二遙感反射率光譜中的一條遙感反射率光譜； 為每類所述第二遙感反射率光譜選取特征波段； 以每類所述第二遙感反射率光譜的所述特征波段為依據，計算與每個特征波段對應的每類所述第二遙感反射率光譜的葉綠素光譜指數； 將每類所述第二遙感反射率光 譜的葉綠素光譜指數和對應的權重進行加權求和，得到每類所述第二遙感反射率光譜的加權葉綠素光譜指數； 對每類所述第二遙感反射率光譜的加權葉綠素光譜指數和實際測量的所述第二遙感反射率光譜對應的葉綠素a濃度進行回歸分析，以得到葉綠素a濃度反演模型； 利用所述葉綠素a濃度反演模型，反演其他遙感反射率光譜對應的葉綠素a濃度。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對所述第一遙感反射率光譜進行分類之前，所述方法還包括: 對所述第一遙感反射率光譜進行平滑處理和歸一化處理，對處理后的所述第一遙感反射率光譜進行分類。3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，對所述第一遙感反射率光譜進行平滑處理，包括:利用窗口為15、多項式級數為2的Savitzky-Golay濾波算法,對所述第一遙感反射率光譜進行平滑處理。4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，對所述第一遙感反射率光譜進行分類，包括:用逐步迭代的K均值聚類算法將所述第一遙感反射率光譜劃分為三類所述第二遙感反射率光譜。5.根據權利要求1至4任意一項所述的方法，其特征在于，將每類所述第二遙感反射率光譜的葉綠素光譜指數和對應的權重進行加權求和，得到每類所述第二遙感反射率光譜的加權葉綠素光譜指數，包括: 利用公式[/: (x)x反.(4對每類所述第二遙感反射率光譜的葉綠素光譜指數和對應的權重進行加權求和，得到每類所述第二遙感反射率光譜的加權葉綠素光譜指數，其中g“x)為第i類所述第二遙感反射率光譜的葉綠素光譜指數，AGO為第i類所述第二遙感反射率光譜的質心。6.一種內陸二類水體葉綠素a濃度的反演裝置，其特征在于，包括: 獲取單元，用于獲取實際測量的內陸...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張兵，朱利，張方方，李俊生，申茜，吳艷紅，
申請(專利權)人：中國科學院遙感與數字地球研究所，環境保護部衛星環境應用中心，
類型：發明
國別省市：北京;11