[发明专利]一种基于光谱匹配的城市黑臭水体分级方法

权利要求书

1.一种基于光谱匹配的城市黑臭水体分级方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、将水体遥感反射率根据野外判断的色度分为6个等级，6个色度等级分别为：黑、灰黄、灰绿、浅灰、偏绿、偏黄，分别对应黑臭水体I、黑臭水体II、黑臭水体III、黑臭水体IV、一般水体I、一般水体II；

步骤S2、将每个等级的水体遥感反射率的均值作为各个等级的标准光谱；

步骤S3、对6个等级的标准光谱分析获取不同等级水体之间的光谱差异波段范围；

步骤S4、通过波长范围在500-750nm之间的实测水体遥感反射率与六条标准光谱的光谱角将黑臭水体I识别出来，六条标准光谱是指6个等级的标准光谱；

将黑臭水体I区分的方法是根据实测水体光谱与标准光谱之间的夹角大小，如果实测水体光谱与黑臭水体I标准光谱的夹角最小，则将其归为黑臭水体I，否则将继续参与后续步骤的匹配；

步骤S5、选择实测水体光谱和剩余5条标准光谱波长范围400-500nm之间的光谱，计算光谱角与欧式距离的乘积，当实测水体光谱与黑臭水体II标准光谱之间光谱角与欧式距离乘积最小时，将黑臭水体II区分；步骤S6、通过波长范围在400-900nm之间的实测水体遥感反射率与剩余4条标准光谱的欧式距离将一般水体I区分；

当实测水体光谱与一般水体I的标准光谱的欧式距离最小时，将其识别为一般水体I；

步骤S7、选择实测水体光谱和剩余3条标准光谱波长范围400-500nm之间的光谱，计算光谱角与欧式距离的乘积，当实测水体光谱与黑臭水体III标准光谱之间光谱角与欧式距离乘积最小时，将黑臭水体III区分；

步骤S8、通过波长范围在400-750nm之间的实测水体遥感反射率与最后剩余的两条标准光谱的光谱角将最后两类区分；

当实测水体光谱与黑臭水体IV的标准光谱的光谱角最小时，将其识别为黑臭水体IV，否则将其归为一般水体II。

2.如权利要求1所述的一种基于光谱匹配的城市黑臭水体分级方法，其特征在于，步骤S3中获取的光谱差异波段范围分别为：黑臭水体I标准光谱与其余5条标准光谱的差异在500-750nm；黑臭水体II标准光谱的特征体现在400-500nm；黑臭水体III与一般水体I标准光谱的特征体现在400-500nm；黑臭水体IV和一般水体II的标准光谱的特征体现在400-750nm。

3.如权利要求1所述的一种基于光谱匹配的城市黑臭水体分级方法，其特征在于，步骤S4中光谱角计算方法为：

其中，X(i)为第i个等级的标准光谱，i＝1，2...6，x为实测水体光谱，D_SAM(x，X(i))代表实测水体光谱与第i条标准光谱的光谱角，上标T为转置，x与X(i)的波长范围都取500-750nm；

将黑臭水体I区分的方法是根据实测水体光谱与标准光谱之间的夹角大小，如果实测水体光谱与黑臭水体I标准光谱的夹角最小，则将其归为黑臭水体I，否则将继续参与后续步骤的匹配：min(D_SAM(x，X(i)))＝D_SAM(x，X(1))。

4.如权利要求1所述的一种基于光谱匹配的城市黑臭水体分级方法，其特征在于，步骤S5中基于光谱角和欧式距离的乘积将黑臭水体II区分的计算方法为：

min(D_SAM(x，X(j))×d(x，X(j)))＝D_SAM(x，X(2))×d(x，X(2))

其中，X(j)为第j个等级的标准光谱，j＝2，3...6，x为实测水体光谱，D_SAM(x，X(j))代表实测水体光谱与第j个等级的标准光谱的光谱角，上标T为转置，d(x，X(j))代表实测水体光谱与第j个等级的标准光谱的欧式距离，分别是实测水体光谱x和标准光谱X(j)的第t个波段的反射率值，t＝1，2，3...n，n为波段总个数，x与X(j)的波长范围都取400-500nm；

将黑臭水体II区分的方法是根据实测水体光谱与标准光谱之间的夹角与欧式距离的乘积的大小，如果计算出来的值与黑臭水体II标准光谱最小，则将其归为黑臭水体II，否则将继续参与后续步骤的匹配。