[发明专利]一种基于遥感影像提取湖库高浑浊区的方法

说明书

本发明提供了一种基于遥感影像提取湖库高浑浊区的方法，包括：基于实测数据和环境卫星（HJ1A/B）蓝、绿、红光波段遥感反射率构建总悬浮物浓度遥感估算模型进而获得总悬浮物浓度空间分布格局；基于HJ1A/B蓝、绿、红光波段遥感反射率构建湖库高浑浊区提取指数，进而提取湖库高浑浊区；进行遥感估算模型和高浑浊区提取指数的有效性分析。本发明适用于各类内陆湖泊或水库，同时操作方法简便，易于推广和应用。

技术领域

本发明涉及环境科学及监测技术领域，涉及一种基于遥感影像提取湖库高浑浊区的方法，尤其涉及一种强降雨过程引起的湖库高浑浊区的遥感影像提取方法。

背景技术

湖库高浑浊区水体是沉积物、营养物、重金属、有机污染物和淡水的混合体，这些物质对光具有强烈的吸收和散射作用，影响着湖泊生态系统结构和功能。高浑浊区水体对湖泊生态系统的影响是多方面的，主要包括：

1)来自农业、工业和生活污水的营养物使高浑浊区的营养盐浓度急剧增加，从而增加了有害藻华的发生率。

2)湖库高浑浊区中较高的总悬浮物浓度严重影响水下光场分布、水生生物初级生产力以及浮游植物群落结构。

3)湖库高浑浊区沉积物中的携带大量重金属、化肥和农药，严重影响水体的生物地球化学循环，进而影响水生生物的生长和人类的健康。

4)湖库高浑浊区中的高浓度悬浮物，严重影响着水体中光的传输，进而影响着水温和溶氧的垂直分布，水温垂向混合速率降低，冬季表层水的冷却时间变长，改变着近岸水体的温跃层和氧跃层结构，最终影响着水生植物和水生动物的垂直迁移。

湖库高浑浊区的形成和演化受多种因素的影响，如科氏力、潮汐以及风力等。高浑浊区的宽度以及沿岸前进的距离主要取决于河流径流量的大小，并且近岸的凹凸和地形的起伏都可能导致高浑浊区宽度的变化。传统的对高浑浊区的研究主要集中在对湖库高浑浊区某一特定位置，特定时刻水体的生物，化学和物理参数的监测，但由于高浑浊区的变化快，作用范围广，这些特定时刻、特定位置的监测不能反应其发生及发展过程。遥感数据可以实现内陆湖泊或水库高频，大规模观测，并可用于追踪高浑浊区的时空变化。然而，目前为止，没有或较少利用遥感方法对湖库高浑浊区进行自动化提取的研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于遥感影像提取湖库高浑浊区的方法，适用于强降雨过程引起的内陆湖泊或水库高浑浊区，同时操作方法简便，便与推广和应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于遥感影像提取湖库高浑浊区的方法，所述方法包括以下步骤：

S1、基于实测遥感反射率数据和HJ1A/B影像蓝、绿、红光波段遥感反射率构建总悬浮物浓度的遥感估算模型，获得总悬浮物浓度的空间分布；

S2、基于HJ1A/B影像蓝、绿、红光波段遥感反射率构建湖库高浑浊区指数，提取湖库高浑浊区；计算方法如下：

R_rs'(560)＝R_rs(660)+(560-660)/(475-660)*(R_rs(475)-R_rs(660))

PI＝R_rs(560)-R_rs'(560)

式中PI为湖库高浑浊区指数，R_rs(475)，R_rs(560)和R_rs(660)分别为HJ-1A/B的蓝、绿和红光波段遥感反射率；

基于PI指数提取高浑浊区：当PI≥0时，为高浑浊区，当PI<0时，为非高浑浊区；

S3、基于实时监测的总悬浮物浓度验证S1构建的总悬浮物浓度的遥感估算模型的有效性；