[发明专利]基于三查技术的水体异常遥感动态监控方法、装置和系统

说明书

技术领域

本发明涉及水体异常监测领域，特别是指一种基于三查技术的水体异常遥感动态监控方法、装置和系统。

背景技术

水体异常是水体中营养物质过剩，水质参数浓度超标、水生生物爆发型增值、或引起水体功能下降的外源性物质输入而导致的水体的功能下降的现象。突发水环境事件及水体富营养化导致的水体功能下降是水体异常的主要表现形式。水体异常导致水环境的景观、鱼贝类及野生生物保护、工业用水、农业用水、航运等功能严重下降，以及水体污染及突发水环境事件导致的水质型缺水，水体中有毒有害物质严重超标导致水质严重恶化，严重威胁到了工农业的生产、饮用水安全和人类自身的健康。据有关部门监测，中国七大水系中一半以上河段水质受到污染，全国90％的城市水域污染严重，50％的城镇水源不符合饮用水标准，40％的水源已不能饮用。据统计目前水中污染物已达2千多种(2221)主要为有机化学物、碳化物、金属物，其中自来水里有765种(190种对人体有害，20种致癌，23种疑癌，18种促癌，56种致突变，引起肿瘤)。

常规的水体异常监测方法是利用船只等交通工具通过现场采样、带回实验室进行室内分析，获取水体异常(水环境污染及水环境事件)的相关信息，该种方法优点是能精确提取导致水环境污染物的含量，或获取水环境事件的发生位置信息，缺点是耗费大量人力、物力和财力，而且获取的水环境污染区及水环境事件的分布范围不精确、有一定的局限性。随着遥感技术的发展，水体异常发展到了利用遥感影像进行监测。水体异常(水环境污染或水环境事件)中不同类型异常光谱特征差异较大，部分可以利用遥感技术进行监测。目前，对于水体异常的遥感监测主要利用多光谱遥感影像进行图像预处理后对水质参数进行遥感反演，通过水质参数的阈值设置，提取水体异常区，该种方法可有效的获取部分水体异常区的空间位置分布特征和面积统计信息，可大大的节省常规水环境检测的人力、物力和财力成本。

该方法中的遥感影像获取是通过人为方式查询、下载、预处理及利用事先建立的水质参数反演模型，被动的利用遥感影像进行水体异常的信息提取。一般情况是对已知发生的水体异常区进行遥感监测，获取其分布位置和面积特征，该方法虽然一定程度上解决了常规方法大量耗费人力、物力和财力成本，但是没有充分利用海量遥感数据进行第一时间发现异常，缺乏时效性，不能对水体进行实时动态监控。

发明内容

本发明提供一种基于三查技术的水体异常遥感动态监控方法、装置和系统，本发明可最及时的发现水体异常区，并对水体异常区予以确认和核实，避免传统方法对水环境污染发现、识别、确认不及时的情况；其次可实现快速、自动化的获取水体异常区的分布特征，实现了简单、高效、迅速、准确、实时地提取水体异常区的分布状况。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一种基于三查技术的水体异常遥感动态监控方法，包括：

步骤1：获取包含水体部分的不同空间分辨率的多光谱遥感影像；

步骤2：对中低空间分辨率的多光谱遥感影像进行预处理，获取中低空间分辨率的遥感反射率影像；

步骤3：对所述中低空间分辨率的遥感反射率影像进行水陆分离和去云处理，得到水体部分的中低空间分辨率的遥感反射率影像；

步骤4：对水体部分的中低空间分辨率的遥感反射率影像进行聚类分析，得到初步确定的水体异常区；

步骤5：提取所述初步确定的水体异常区的经纬度信息，得到疑似水体异常区的范围；

步骤6：利用所述疑似水体异常区的范围，查询覆盖该区域的同期高空间分辨率的多光谱遥感影像；

步骤7：对所述高空间分辨率的多光谱遥感影像进行预处理，获取高空间分辨率的遥感反射率影像；

步骤8：对所述高空间分辨率的遥感反射率影像进行水陆分离和去云处理，得到水体部分的高空间分辨率的遥感反射率影像；

步骤9：利用所述水体部分的高空间分辨率的遥感反射率影像，获取特征参数分布图；

步骤10：通过设置阈值，提取所述特征参数分布图中水色异常的区域，得到详查后的水体异常区的分布位置和面积；

步骤11：利用所述详查后的水体异常区实测的水质参数和/或无人机数据对所述详查后的水体异常区进行核查和修正；

步骤12：提取经过核查和修正后的水体异常区的分布位置和面积。

进一步的，所述步骤9包括：

步骤91：采用归一化植被指数法，提取疑似水体异常区的归一化植被指数NDVI，所述归一化植被指数NDVI通过如下公式得到：