[发明专利]一种基于光谱反演分析的水质检测方法

权利要求书

1.一种基于光谱反演分析的水质检测方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤一.选取采样点，获取每个采样点的水质参数实测值；

步骤二.利用无人机对待检测水面光谱图进行采集，基于光谱图对采样点的光谱反射率值进行计算；

步骤三.对采样点光谱反射率值进行归一化预处理；

步骤四.获取水质参数的敏感波段；

步骤五.建立水质参数的回归反演模型。

2.根据权利要求1所述的一种基于光谱反演分析的水质检测方法，其特征在于：所述步骤一中获取每个采样点的水质参数实测值的具体方法为：

先对待检测水面进行勘测，确定水面采样点位置，对采样点位置的水体进行取样，然后利用测量仪器对取样水体物质浓度进行测定，获取每个采样点的水质参数实测值，采样点的位置应当在选择的水面区域内均匀覆盖。

3.根据权利要求1所述的一种基于光谱反演分析的水质检测方法，其特征在于：所述步骤二中在光谱图中提取采样点所在位置的光谱值的具体方法为：

步骤二(1).利用无人机对待检测水面区域的光谱图进行采集；

步骤二(2).基于待检测水面区域构建坐标系，选择待检测水面区域中边界位置上的一点作为坐标系原点，根据构建的坐标系确定每个采样点的坐标，并对采样点进行编号，将采样点坐标对应映射到采集的光谱图中，选取采样点坐标处9个像素点的平均值作为采样点位置的光谱反射率值；

步骤二(3).所述步骤二(2)中对采样点位置的光谱反射率值进行计算的具体公式为：

其中，Q表示采样点编号，Q＝1、2、3…，mn表示采样点在光谱图上对应的第(m,n)个像元的大小，W_mn(Q)表示第Q个采样点的第(m,n)个像元的光谱反射率值，表示第Q个采样点坐标处的9个像元的光谱反射率值之和，W(Q)表示第Q个采样点的光谱反射率值。

4.根据权利要求1所述的一种基于光谱反演分析的水质检测方法，其特征在于：所述步骤三中对采样点光谱反射率值进行归一化预处理的具体方法为：

步骤三(1).基于步骤二采集的光谱图，对采样点所在波段进行确定，利用光谱反射率值计算公式W(Q)对采样点波段的光谱反射率值进行计算，得到采样点波段的光谱反射率值为W(Q)_λi；

步骤三(2).将有量纲的光谱反射率值计算公式转换为无量纲的计算公式，实现对光谱反射率值的归一化处理，具体的归一化计算公式W_λ(Q)为：

其中，W_λ(Q)表示经过归一化处理后的采样点光谱反射率值，W(Q)_λv表示原始归一化前第λv波段的光谱反射率值，k表示400nm～1000nm波段区间的波段数量，表示对波段在400nm～1000nm区间内的采样点的光谱反射率值之和进行计算，表示400nm～1000nm波段区间内的采样点的光谱反射率的均值。

5.根据权利要求1所述的一种基于光谱反演分析的水质检测方法，其特征在于：所述步骤四中获取水质参数敏感波段的具体方法为：

步骤四(1).构建皮尔森相关系数计算模型r，对水质化验指标与各波段光谱反射率的皮尔森相关系数进行计算，具体的计算模型为：

其中，r_j表示水质化验指标与j波段光谱反射率的皮尔森相关系数，W_λ(i)_j表示第i个采样点在j波段经过归一化处理后的光谱反射率值，i＝1、2、…、Q，表示采样点编号，为Q个采样点在j波段经过归一化处理后的光谱反射率的算术平均值,R_i表示第i个采样点的水质化验值的自然对数值，用于消除不同指标之间数值的量级差异，为Q个采样点的水质化验值的自然对数值的算术平均值；

步骤四(2).基于步骤四(1)的计算模型r，对各采样点的水质化验指标与对应波段光谱反射率的皮尔森相关系数进行计算，选择皮尔森相关系数最大的波段或波段组合作为水质参数的敏感波段。