[发明专利]一种基于光谱反演分析的水质检测方法

说明书

本发明公开了一种基于光谱反演分析的水质检测方法，属于水质遥感检测技术领域。本发明包括以下步骤：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，本发明实现对光谱反射率值进行归一化处理，有效地降低了各属性的单位及量纲上的差异，使对于在不同地点、环境、时间测量的数据具备可比性，进而减少因环境，人工等因素造成的随机误差，保证构建的反演模型无法对水质检测结果精确描述。

技术领域

本发明涉及水质遥感检测技术领域，具体为一种基于光谱反演分析的水质检测方法。

背景技术

水体的反射辐射源是太阳，太阳辐射到达水面后，一部分被水面直接反射回空中形成水面反射光，强度与水面状况有关(一般仅占入射光的3.5％左右)，其余光透射进入水中，大部分被水吸收，部分被水中悬浮泥沙和有机物散射，构成水中散光，其中返回水面的部分称为后向散射光。部分透过水层，到达水底再反射，构成水体反射光，这部分光与后向散射光一起组成水中光，回到水面再折向空中，透过大气被传感器所接收；

传感器接收到的光包括水面反射光、水中光和大气散射光，其中前两部包含水的信息可用于水质遥感探测，大气散射光则是干扰信息，水质光谱反演就是建立遥感光谱观测值与水体物质浓度之间的定量关系，通过光谱得到要检测的水体物质浓度。

现有的基于光谱反演分析的水质检测方法在构建反演模型前，未对光谱反射率值进行归一化处理，使得水面光谱数据是在光照条件以及人工操作不稳定的情况下测量得到的，进而导致测量数据产生随机误差，构建的反演模型无法对水质检测结果精确描述，以及在构建反演模型时模型预测精度较低，使得模型预测值无法代表水质的实际情况，降低了反演模型的使用效果，以及在获取水质参数敏感波段时，通常基于采样点的实际测量值和像元值对波段组合和水质参数进行相关性分析，根据分析结果获取水质参数敏感波段，此过程未考虑光源被水面吸收的情况，导致获取的水质参数敏感波段并非最佳波段，增加了水质检测误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于光谱反演分析的水质检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于光谱反演分析的水质检测方法，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。

进一步的，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，且具有代表性。

进一步的，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；