[发明专利]一种基于高光谱多参数的水质监测方法、计算机程序产品

说明书

本发明属于水质监测方法，为解决传统水质监测方法存在必须接触水体、实时性差、对人员要求高的技术问题，提供一种基于高光谱多参数的水质监测方法、计算机程序产品，计算光谱曲线与标准水体光谱曲线的相关系数，并根据该相关系数对高光谱图像中的部分光谱曲线进行剔除，能够有效改善由于漂浮物或气泡等环境因素导致的光谱数据异常问题，进而可以提升水质监测的准确性。再通过不同水质参数浓度下，经过校正的光谱曲线、对应水质参数浓度进行建模，得到建模模型，后续对水质进行监测时，只需将校正后的光谱曲线输入至建模模型中，即可准确高效的获取水质参数浓度，使得本发明的方法准确高效。

技术领域

本发明属于水质监测方法，具体涉及一种基于高光谱多参数的水质监测方法、计算机程序产品。

背景技术

近年来，环境问题越来越受到人们的重视。由于地球上的水域面积达到了百分之七十以上的覆盖率，而淡水资源却只占到其中的2.7％，再加上水资源污染的问题日趋严重，使得水资源的保护尤为重要。

水质监测技术是预防水体污染的一项关键技术。随着科学技术的发展，水质监测技术日益成熟，目前，主要的监测方式包括手持便携式仪器监测法、实验室化学法、柜机测量法等。但传统方法仍有许多缺点，比如必须接触水体、实时性差、需要一定的专业知识，对人员要求高等。

发明内容

本发明为解决传统水质监测方法存在必须接触水体、实时性差、对人员要求高的技术问题，提供一种基于高光谱多参数的水质监测方法、计算机程序产品。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种基于高光谱多参数的水质监测方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

S1，获取建模数据集

S1.1，将水面反射的高光谱图像沿行方向分解成a条光谱曲线，其中，a为光谱仪探测器的像元行数；

S1.2，分别计算a条光谱曲线与标准水体光谱曲线的相关系数R，并设置阈值T，若R＜T，则剔除相应光谱曲线，否则，保留相应光谱曲线，得到n条光谱曲线，其中，n为保留的光谱曲线数量，n≤a；

S1.3，计算n条光谱曲线的均值，将该均值作为该水体最终的光谱曲线S；

S1.4，对所述光谱曲线S进行黑白板校正，得到校正后的反射光谱曲线S’；

S1.5，对于不同水质参数浓度的水体，重复步骤S1.1至步骤S1.4，得到m种水质参数浓度水体对应的反射光谱曲线S’，构成建模数据集M：

M＝[S′₁，…，S′_m]

其中，m为大于1的整数，S′₁为第1种水质参数浓度水体对应的反射光谱曲线，S′_m为第m种水质参数浓度水体对应的反射光谱曲线；

S2，得到建模模型

对建模数据集M中的反射光谱曲线、各反射光谱曲线对应的水质参数浓度进行建模，得到建模模型；

S3，对水质进行监测

使水面反射的高光谱图像经步骤S1.1至步骤S1.4处理后，输入至建模模型，得到对应的水质参数浓度。

进一步地，步骤S1.2中，所述分别计算a条光谱曲线与标准水体光谱曲线的相关系数R，具体为：

分别对a条光谱曲线根据每个波长的响应峰值位置，提取出多维的光谱曲线，该多维光谱曲线的维数为高光谱图像的波段数；再通过下式分别计算a条光谱曲线与标准水体光谱曲线的相关系数R：