[发明专利]基于遥感气溶胶和萤火虫群算法的空气污染源识别方法

权利要求书

1.一种基于遥感气溶胶和萤火虫群算法的空气污染源识别方法，其特征在 于，包括以下步骤：

S1：获取卫星光谱遥感图像和对应的区域数字地图；

S2：获取卫星光谱遥感图像对应区域的风向和风速，得到风速矢量

S3：对卫星光谱遥感图像进行气溶胶光学厚度反演，得到卫星光谱遥感图 像中每个像元的气溶胶光学厚度值；

S4：对卫星光谱遥感图像进行网格化，网格边长根据实际情况设置，将卫 星光谱遥感图像划分为M×N个图像块，计算每个图像块中所包含像元的气溶胶 光学厚度平均值；同时对卫星光谱遥感图像对应的区域数字地图进行网格化， 划分为M×N个图像块，根据企业坐标得到企业k所对应的图像块坐标E_k， k＝1,2,…,K，K表示企业数量；

S5：采用基于GSO的污染溯源方法进行污染物溯源，其具体步骤包括：

S5.1：设置每只萤火虫的初始荧光素值L_i(0)相同，将各像素块的坐标作为 萤火虫的初始位置x_i(0)，将像素块所对应的气溶胶光学厚度平均值作为萤火虫 的属性值A_i，设置各萤火虫邻域初始值，i＝1,2,…,Q，Q＝M×N；

S5.2：令迭代次数t＝1；

S5.3：根据以下公式计算第t代萤火虫的荧光素：

L_i(t)＝(1-ρ)L_i(t-1)+γF(x_i(t))

其中，t表示迭代次数，i表示萤火虫序号，L_i(t)表示第t代萤火虫i的荧光 素，L_i(t-1)表示第t-1代萤火虫i的荧光素，ρ表示荧光素的衰减率，ρ∈(0,1)， γ表示荧光素更新率，F(x_i(t))表示萤火虫i在当前位置x_i(t)的目标函数值，目标 函数的计算公式为：

F(xi(t))=Σk=1K1dik2(t)]]>

其中，d_ik(t)表示萤火虫i在当前位置x_i(t)与企业k坐标E_k的距离；

S5.4：对于每只萤火虫i，分别计算向其邻域N_i(t)内另一只萤火虫j的移动 概率p_ij(t)；采用轮盘赌规则选择本次萤火虫i所要向其运动的萤火虫j，将其序 号记为j′，然后根据下式更新萤火虫i的位置：

xi(t+1)=xi(t)+s(xj′(t)-xi(t)||xj′(t)-xi(t)||)+Δattibute+Δwind]]>

其中，x_j′(t)表示第t代萤火虫j′的位置，s表示移动步长，||||表示求欧几里 德范数；

Δ_attibute表示萤火虫相似性修正因子，其计算方法为：首先在萤火虫i的邻域 N_i(t)内，搜索与萤火虫i的属性值A_i最接近的萤火虫j^*，然后计算Δ_attibute：

Δattibute=sa·(xj*(t)-xi(t)||xj*(t)-xi(t)||)]]>

其中，s_a表示预设的步长，是第t代萤火虫j^*的位置；

Δ_wind表示风速风向修正因子，其计算公式为：其中s_w表 示缩放因子；

S5.5：如果迭代次数t＝T，T表示预设的最大迭代次数，将每只萤火虫的当 前位置作为其源头位置停止迭代；否则进入步骤S5.6；

S5.6：更新每只萤火虫的邻域半径然后令t＝t+1，返回步骤S5.3：

S6：根据企业所对应的图像块坐标E_k，得到企业污染覆盖范围的半径R_k；

S7：根据污染覆盖范围的半径R_k与各只萤火虫的源头位置将企业k作 为其污染覆盖范围内的萤火虫所对应的污染物的产生企业，统计其污染覆盖范 围内的萤火虫所对应的气溶胶厚度值水平，作为企业k的污染指标。