[发明专利]一种基于高分一号卫星的内陆湖泊清洁水体叶绿素a浓度反演方法

权利要求书

1.一种基于高分一号卫星的内陆湖泊清洁水体叶绿素a浓度反演方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对待测内陆湖泊的清洁水体进行多点采样，共采集样点n个，其中m个作为反演样点，用于反演模型的构造，剩余(n-m)个作为验证样点，用于验证所构造反演模型的精确度；

(2)采样过程中，对各样点的辐射数据进行测量，获取光谱数据；采样后，对采样水体进行实验室分析，测算出各样点叶绿素a浓度值Chla；

(3)获取高分一号卫星对该内陆湖泊的影像数据，对数据进行预处理操作；选取内陆湖泊区域各年份不同季节的影像1～2副，并对各年份影像进行平均处理，从而得到各年份该内陆水库区域水体遥感平均监测影像；

(4)利用反演样点中样点的光谱数据和测算出的叶绿素a浓度值，通过使用线性、指数和对数函数来测试所有可能的单波段和波段组合形式；并利用验证样点进行模型的精度评估，获取最佳函数和最佳波段输入模型；

(5)将遥感影像各波段值导入所构建的最佳函数中，确定高光谱情况下的最佳反演模型，最终对内陆湖泊清洁水体的叶绿素a浓度值进行有效反演。

2.根据权利要求1所述的基于高分一号卫星的内陆湖泊叶绿素a浓度反演方法，其特征在于，步骤(1)中，采样时要求当日天气均以晴为主，水面平静，采样时间为11:00～16:00。

3.根据权利要求1所述的基于高分一号卫星的内陆湖泊叶绿素a浓度反演方法，其特征在于，步骤(2)中，利用美国分析光谱仪器公司生产的野外光谱辐射仪对各样点的辐射数据进行测量，选用的光谱范围为400～900nm，增量为1nm。

4.根据权利要求1所述的基于高分一号卫星的内陆湖泊叶绿素a浓度反演方法，其特征在于，步骤(2)中，测算各样点叶绿素a浓度值Chla的具体过程为：

采样时使用5L采水器采集距表层50cm湖水，采样后立即返回实验室用Whatman GF/C进行过滤预处理、冷冻干燥，用丙酮—分光光度计法进行测量。

5.根据权利要求1所述的基于高分一号卫星的内陆湖泊叶绿素a浓度反演方法，其特征在于，步骤(3)中，对数据进行预处理操作包括正射校正、辐射定标、大气校准和影像裁剪；

其中，正射校正具体为：选用相近时期同区域Landsat全色影像作为参照影像，利用ENVI软件自身所提供的RPC正射校正流程化工具实现影像的正射校正处理；

辐射定标具体为：利用辐射定标系数将图像灰度值转换为反射率信息，相关波段增益值Gain以及偏置参数Offset由中国资源卫星应用中心获取；

大气校准具体为：在ENVI软件中，运用其FLAASH Atmospheric Correction工具，依据植被以及水体的波普曲线的反射以及吸收特征，结合影像头文件信息，设定相关参数，实现对影像的大气校准处理。

6.根据权利要求1所述的基于高分一号卫星的内陆湖泊叶绿素a浓度反演方法，其特征在于，步骤(4)中，所述的最佳函数为：

式中，y是Chla浓度，x是波段的各种组合，a和b为拟合的系数。

7.根据权利要求6所述的基于高分一号卫星的内陆湖泊叶绿素a浓度反演方法，其特征在于，步骤(4)中，所述的最佳波段输入模型为B1/B2或(B1-B2)/(B1+B2)，其中，B1和B2表示波段，相对应的，最佳函数为y＝a·e^b·(B1/B2)或y＝a·e^{b·(B1-B2)/(B1+B2)}。

8.根据权利要求7所述的基于高分一号卫星的内陆湖泊叶绿素a浓度反演方法，其特征在于，步骤(5)中，确定的最佳反演模型为：

或者

chl_a＝0.014*e^{0.25*(B1-B2)/(B1+B2)}

式中，确定的波段B1为红光波段，B2为近红外波段。