[发明专利]基于卫星数据得到水质总磷参数反演最优模型的方法

说明书

本发明公开了基于卫星数据得到水质总磷参数反演最优模型的方法，方法包括：步骤S100：按需求提取哨兵二号L2A级数据，对数据进行数据预处理；步骤S200：依据实测点位的经纬度数据对各点位遥感波段的反射率进行提取；步骤S300：将提取到的各标定水体点位的各波段反射率与从现场各水质监测器所测得的总磷浓度数据之间进行相关性分析；从相关性计算结果中筛选出大于相关性阈值的各波段或者各组合波段；步骤S400：基于不同相关性分析分别建立不同回归模型；回归模型包括但不限于单波段回归模型、多波段组合回归模型；步骤S500：对不同回归模型分别进行误差分析，基于误差分析结果确认反演最优模型。

技术领域

本发明涉及卫星遥感数据处理技术领域，具体为基于卫星数据得到水质总磷参数反演最优模型的方法。

背景技术

传统的水质总磷监测方法一般采取实地取样分析，然后对样本进行实验室分析；因该方法采取的数据只能代表采集瞬间采集断面的水质情况，难以获取大范围、广区域、准实时的水体水质空间分布情况以及变化趋势，获取的数据往往具有在时空尺度上不连续、范围小、水样采集和分析的数量有限的缺点，所以通过传统的水质总磷监测方法得到的监测结果只具有局部和典型的代表意义，不能满足大尺度以及实时性的水质总磷监测要求；

传统的水质总磷监测方法会消耗大量的人力、物力和财力，且该方法对站点监测仪器的依赖性较高，需要对站点监测仪器进行定期检查维修以免仪器故障造成对总磷浓度的监测影响，所以它还具有操作过程繁琐，耗费大量财力物力的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供基于卫星数据得到水质总磷参数反演最优模型的方法，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：基于卫星数据得到水质总磷参数反演最优模型的方法，方法包括：

步骤S100：将所需影像的时间、所需影像的范围作为搜索输入条件通过哨兵网站提取对应的哨兵二号L2A级数据，将提取到的哨兵二号L2A级数据作为元数据集；对元数据集进行数据预处理得到待处理数据集；

步骤S200：结合待处理数据集和元数据集中的数据并依据实测点位的经纬度数据对各点位遥感波段的反射率进行提取；

步骤S300：将提取到的各标定水体点位的各波段反射率与从现场各水质监测器所测得的总磷浓度数据之间进行相关性分析得到相关性计算结果；相关性分析包括但不限于单波段相关性分析和多波段组合相关性分析；从相关性计算结果中筛选出大于相关性阈值的各波段或者各组合波段；

步骤S400：基于不同相关性分析分别建立不同回归模型；回归模型包括但不限于单波段回归模型、多波段组合回归模型；

步骤S500：对不同回归模型分别进行误差分析，基于误差分析结果确认反演最优模型；

本发明运用遥感监测技术，具有高动态、低成本和宏观性等显著特点，在反演总磷的研究中有着传统测量不可替代的优点；遥感监测既能满足大范围的水质总磷反演的需要，也能反映总磷反演在时间上和空间上的变化情况，弥补了单一水面采样的不足，还能发现一些常规方法难以揭示的污染源和污染物的迁移特征；且多光谱遥感监测精度高、波段多、信息量大，大大提高水质总磷参数反演的监测精度，与传统监测方法相比，遥感监测效率更高、方便快速，也减少人们对仪器的检修和维护成本。

进一步的，步骤S100中的数据预处理包括：

步骤S101：选取哨兵二号L2A级数据中分辨率为10m的其中一个波段作为重采样的数据源，使用SANP软件中的Resample功能对元数据集进行重采样得到重采样数据集；对输入输出路径及文件名进行设置，将重采样数据集转换成ENVI格式，得到重采样数据结果；

将哨兵二号L2A级数据中的Band2波段作为重采样的数据源为的是将元数据集中的所有波段的空间分辨率都为Band2波段10米级的分辨率，这样影像分辨率就会变高；