[发明专利]一种基于光谱匹配的城市黑臭水体分级方法

说明书

本发明公开了一种基于光谱匹配的城市黑臭水体分级方法，将实测水体遥感反射率根据野外判断的色度分为6个等级；将每个等级的实测水体遥感反射率的均值作为各个等级的标准光谱；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；构建基于光谱匹配的城市黑臭水体分级方法一一将各等级水体区分。将区分出来的各色度等级的城市水体归类于不同黑臭程度的水体等级中，总体分级精度为77.03%。

技术领域

本发明涉及遥感技术领域，特别是一种基于光谱匹配的城市黑臭水体分级方法。

背景技术

随着城市化、工业化进程的加快，以及城市居民数量的不断增加，城市河流污 染不断加剧，呈现出大量的黑臭水体，不仅影响了城市景观和市民的生活，而且对 城市生态系统，以及工、农业生产带来危害。城市水生态系统的修复和治理已经引 起了政府和社会的广泛关注。

所谓“黑臭”，是指水体有机污染的一种极端现象(阮仁良等，2002)，是由于 水体缺氧、有机物腐败而造成的，散发出刺鼻、恶心的气味，呈现黑色或灰黑色(于 玉斌等，2010；张建军等，2006；应鹏聪等，2005)。“黑”、“臭”是黑臭水体的显 著特点，许多学者从致黑、致臭的物质角度分析了黑臭水体的组分特征。Lazaro(1979) 发现水体黑臭是水体中有机质厌氧分解而发生的一种生化现象，Romano(1963) 指出体现水体臭味的指示物质主要是放线菌产生的2-MIB冰片烷醇类和geosmin， 水体臭味的程度可由geosmin的含量表征。无机污染物主要起到致黑作用，其主要 致黑成分为易被氧化的FeS。罗纪旦(1987)认为河流黑臭与存在的腐殖质有关， 水体黑臭的主要致黑物质是FeS。于玉彬等(2010)认为由于有机污染造成的缺氧 环境，黑臭水体中含有大量的硫化氢、胺、氨、硫醇等发臭物质，FeS、MnS等黑 色物质。除了外部的生活污染和工业废水导致水体产生有机污染和无机污染之外， 水体内源的底泥也可能会产生黑臭。袁文权等(2001)指出底泥厌氧发酵会产生甲 烷及氮气，气泡扰动导致底泥上浮是水体黑臭的直接原因。

城市黑臭水体遥感监测的相关研究在近几年开始发展。纪刚等(2017)验证了 叶绿素a、总悬浮物浓度和水体浊度这三种典型水质参数是否能够作为黑臭水体识 别的判断标准，通过对遥感反射率光谱曲线特征规律的分析，选用多种波段组合构 建了黑臭水体判别模型组，最终得到最优的黑臭水体判别模型。温爽等(2018)构 建了基于多种适用于GF-2影像的城市黑臭水体遥感识别算法，并选择最优算法应 用到影像上，并分析了南京市建成区内黑臭水体的空间分布和周边环境因素。靳海 霞等(2017)基于水体岸线提取结果和反演的各类水质参数的指数分布图，结合水 体黑臭程度遥感判别指标，对北京市9处河段进行判别，各河段水体黑臭程度的遥 感判别结果与官方公布的结果基本一致。曹红业等(2017)分析了重度黑臭、轻度 黑臭和一般水体的固有光学量、表观光学量和水质参数特性，为识别模型构建奠定 了基础。基于实测遥感反射率建立了分类决策树分类方法，最终提出一种基于实测 遥感反射率的黑臭水体识别方法——饱和度法,选取合适阈值进行黒臭识别。以上 仅对黑臭识别进行了研究，而对于黑臭程度的分级涉及的研究很少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种基于光谱匹配 的城市黑臭水体分级方法，本发明提出的方法通过将城市水体分为不同色度等级， 获取不同色度等级的标准光谱，分析不同等级标准光谱的特征，构建基于光谱匹配 的城市黑臭水体分级方法一一将各等级水体区分。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种基于光谱匹配的城市黑臭水体分级方法，包括以下步骤：

步骤S1、将实测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、将每个等级的实测水体遥感反射率的均值作为各个等级的标准光谱；