[发明专利]基于GEE的大区域湖泊透明度快速制图方法

说明书

本发明涉及基于GEE的大区域湖泊透明度快速制图方法，采集不同湖区湖泊的透明度实测数据；从GEE计算云平台获取透明度实测数据对应的遥感数据，包括遥感反射率及备注信息数据，并从中筛选出有效匹配数据；基于透明度实测数据和有效匹配数据，建立透明度遥感模型，并应用于GEE全球遥感产品实现不同时空尺度的透明度快速制图。本发明结合遥感大数据和GEE计算机云平台，通过分析同步的现场透明度观测和陆地遥感反射率，构建了适用于陆地遥感反射率的大区域透明度反演模型。可以实现大区域、不同时间尺度湖泊透明度的快速制图。为大区域湖泊水质评价和综合对比提供数据支撑。

技术领域

本发明涉及卫星遥感技术及其应用领域，具体涉及基于GEE的大区域湖泊透明度快速制图方法。

背景技术

透明度(Secchi DiskDepth,SDD)是湖泊监测的一个重要指标，能综合反映湖泊水质情况。湖泊透明度的降低不利于光穿透水柱，不利于湖泊浮游植物和水生植被的生长，容易造成湖泊生态环境恶化。此外，在剧烈人为活动影响下，湖泊富营养化情形日益加重，浮游植物呈暴发式增多；浮游植物不仅自身会降低湖泊水体透明度，其分解产生的强吸光物质—有色溶解有机物(CDOM)也会造成湖泊透明度降低，因此透明度也是评价湖泊富营养化情况的一个重要指标。经过近几十年科学技术的发展，湖泊透明度已从传统的现场点位观测发展为全湖甚至区域的时间序列监测。但受限于大区域空间差异和计算机处理能力，国家、洲际或全球湖泊透明度遥感同步卫星遥感监测算法暂未报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于GEE的大区域湖泊透明度快速制图方法，以快速实现大区域、不同时间尺度透明度的监测。

为实现上述技术目的，本发明从大区域现场透明度实测数据和GEE计算机云平台出发，分析遥感大数据，提取与现场透明度采样数据时间对应的遥感数据不同波段的反射率值。然后，分析同步的遥感反射率值，剔除受云、山体阴影、陆地和气溶胶等影响较大的数据，分析同步观测的透明度和遥感反射率，挑选适用于反映透明度变化的遥感波段或波段组合。最后，基于湖泊水体透明度的变化机理，构建其遥感反演模型，并对所构建的模型进行验证。

具体技术方案如下：

一种基于GEE的大区域湖泊透明度快速制图方法，包括如下步骤：

(1)采集不同湖区湖泊的透明度实测数据；

(2)从GEE计算云平台获取透明度实测数据对应的遥感数据，包括遥感反射率及备注信息数据，从中筛选出有效匹配数据；

(3)基于透明度实测数据和有效匹配数据，建立透明度遥感模型，包括：

a)随机选择实测透明度和匹配的MODIS遥感反射率为模型构建数据集，分析各波段遥感反射率与透明度实测数据的线性相关性，选出线性相关好的绿光和红光波段；

b)测试绿光和红光波段不同组合形式与实测透明度的相关性，筛选模型，并用模型构建数据集参数化，构建透明度遥感反演模型；

(4)将模型应用于GEE存储的全球反射率实现大区域不同时空尺度透明度快速制图。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(1)中，基于30cm直径的黑白Secchi盘测量获取透明度实测数据。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(2)中，遥感数据直接选用GEE存储的MODIS陆地反射率数据。

进一步的，遥感数据采集方式为：以±3h为时间窗口、3像元为空间窗口，在GEE计算云平台编程获取每个透明度实测数据对应的遥感反射率及备注信息数据。