[发明专利]一种无人机水体叶绿素遥感探测系统

说明书

本发明涉及水质探测技术领域，具体为一种无人机水体叶绿素遥感探测系统，包括以下探测步骤：S1，水体数据采集：(1)无人机高光谱影像采集；a、无人机端设置；b、相机端设置；c、标准反射率白板；(2)白板反射率测量；(3)实测样本采集；S2，数据处理：(1)高光谱影像处理；(2)实测样本参数定量测定及光谱采集；S3，结果分析；通过结合无人机和高光谱系统优势，获取大范围水体的高光谱数据，利用高分辨率的光谱特征，匹配不同水体中叶绿素响应的特征波段，能够有效提高大范围水体叶绿素分布范围和浓度的探测精度，提高水体污染治理的可靠性。

技术领域

本发明涉及水质探测技术领域，具体为一种无人机水体叶绿素遥感探测系统。

背景技术

水体的叶绿素含量反映了水质情况，高效、准确地实现水体中的叶绿素分布范围和浓度的反演，对于水质治理具有重要意义，现有的水体叶绿素遥感探测方法主要为无人机多光谱系统。随着行业级无人机的发展，利用无人机在高空巡航和遥控地面端人工识别的的手段，可以克服传统的人工踏勘费时费力以及在大范围水体人工遗漏检测的弊端。进一步，利用多光谱系统，能够识别水体中叶绿素的部分光学特征，有针对性的的实现水体中叶绿素分布范围和浓度的反演。然而，由于不同区域水体环境复杂多样，例如水体的浑浊度、氮磷钾等物质含量的不同，导致多光谱系统反演的水体叶绿素含量精度较低。

目前的无人机多光谱水体叶绿素探测系统，采用较低数量的光波长通道(10-30个)，对大范围湖泊、江河等的水体叶绿素分布范围和浓度进行反演和监测。此方式由于光波长通道数量少，水体叶绿素的光学反射特征在不同水体环境下的差异较小，导致水体叶绿素反演精度较低，因此需要一种无人机水体叶绿素遥感探测系统对上述问题做出改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人机水体叶绿素遥感探测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种无人机水体叶绿素遥感探测系统，包括以下探测步骤：

S1，水体数据采集：

(1)无人机高光谱影像采集；a、无人机端设置；b、相机端设置；c、标准反射率白板；

(2)白板反射率测量；

(3)实测样本采集；

S2，数据处理：

(1)高光谱影像处理：a、波长定标；b、影像裁剪；c、配准拼接；c、辐射校正；d、光谱滤波(平滑)；

(2)实测样本参数定量测定及光谱采集：a、水体叶绿素定量测定；b、水体光谱采集；c、训练样本和验证样本划分；d、估算模型构建；e、影像反演解算；

S3，结果分析。

作为本发明优选的方案，所述无人机端设置：组装无人机高光谱设备，设置航高、航速，根据相机参数和影像重叠度需求设置影像航线间距；

所述相机端设置：根据航高航速设置相机帧率，根据白板测量值设置积分时间(曝光时间)；

所述标准反射率白板：在航线水域旁摆放标准反射率白板，采集影像时需拍摄到白板。

作为本发明优选的方案，所述白板反射率测量：在无人机飞行采集影像时，需同步用地物光谱仪测量自然光的的反射率曲线，后期用于计算影像反射率(精确值)，需要指出的是，标准反射率白板实际上是有确定的反射率(出厂值)，但各个波段的反射率值存在一定偏差，利用该方法能够获得精确的影像反射率结果。

作为本发明优选的方案，所述实测样本采集：在无人机采集影像后，在测区内选取几处水体作为样本采集对象，密封保存并对位置进行编号，编号与影像GPS定位位置编号对应，之后立刻送往实验室，进行水体光谱测量和水体叶绿素的定量测量。