[发明专利]一种湖泊蓝藻水华面积提取方法

说明书

本发明公开一种湖泊蓝藻水华面积提取方法，主要包括以下步骤：(1)根据蓝藻水华监测时间和地理位置，选择光学遥感影像数据，并对遥感影像数据进行数据的预处理，数据预处理包括：大气校正、辐射校正和几何校正环节。(2)选取需要使用的波段，计算研究区域NDVI指数和FAI指数。(3)根据坡度与统计分析的方法确定NDVI阈值，获得基于NDVI的研究区域蓝藻水华面积和空间分布。(4)根据FAI‑L法确定FAI阈值，获得基于FAI的研究区域蓝藻水华面积和空间分布。(5)对分别采用NDVI与FAI提取蓝藻水华结果进行对比分析，认为两种方法提取的蓝藻水华重叠部分是真实蓝藻水华区域，从而获得研究区蓝藻水华面积和空间分布。

技术领域

本发明涉及环境、生态和遥感技术领域，特别是指一种有效蓝藻水华水体提取方法。

背景技术

湖泊作为地表重要的生态组成部分，在调节局部气候、调蓄水资源和改善生态环境等方面有着重要作用，同时也为人类的生产生活提供保障。近年来随着人类的活动日益加剧，水体富营养化问题已经严重威胁到湖泊生态安全。目前我国主要的大型湖泊都出现过大面积蓝藻水华现象。如巢湖自2008年以后保持高水平的富营养化程度。太湖在2004年以后蓝藻水华面积快速增加，2007年甚至一度达到湖面积的一半左右。滇池、洞庭湖等湖泊近十年均频繁出现蓝藻水华的现象。蓝藻水华对周围居民的生产生活和生态环境造成严重影响。因此，如何快速并准确获取蓝藻水华爆发的范围对改善湖泊周边生态环境，显得尤为重要。

蓝藻水华监测方法主要分为遥感监测和非遥感监测。相比非遥感监测法，利用遥感技术监测蓝藻水华，具有监测面积大、快速、成本低等优点。在利用遥感技术提取蓝藻水华时，主要是利用蓝藻水华敏感指数，通过设定阈值获取蓝藻水华面积，但是利用蓝藻水华敏感指数提取蓝藻水华面临着一个主要问题，这个问题就是阈值具有不确定性，可能随着时间、环境和地点的不同而变化。为了解决阈值难以确定的问题，本发明提出了一种湖泊蓝藻水华面积提取方法。

发明内容

本发明提出一种湖泊蓝藻水华面积提取方法，通过构建浮游藻类指数线性拟合模型(FAI-L)，能够较好地解决阈值确定困难的问题，进一步提高提取湖泊蓝藻水华面积精度。包括以下步骤：

本发明实现发明目的采用如下技术方案：

一种湖泊蓝藻水华面积提取方法，选用遥感影像作为数据源，计算归一化植被指数(NDVI)和浮游藻类指数(FAI)，通过构建浮游藻类指数线性拟和模型(FAI-L)确定阈值。本方法解决了以往研究中FAI阈值难以确定的问题，能进一步地提高了水华面积监测精度；

1、一种湖泊蓝藻水华面积提取方法，其步骤为：

步骤1，根据蓝藻水华监测时间和地理位置，选择光学遥感影像数据，并对遥感影像数据进行数据的预处理；

步骤2，计算研究区域NDVI和FAI；

步骤3，根据坡度与统计分析的方法确定NDVI阈值，获得基于NDVI的研究区域蓝藻水华面积和空间分布；

步骤4，根据FAI-L法确定FAI阈值，获得基于FAI的研究区域蓝藻水华面积和空间分布；

步骤5，对分别采用NDVI与FAI提取蓝藻水华结果进行对比分析，认为两种方法提取的蓝藻水华重叠部分是真实蓝藻水华区域，从而获得研究区蓝藻水华面积和空间分布；

2、根据权利要求1所述的一种湖泊蓝藻水华面积提取方法，其特征在于，所述步骤1包括：

步骤6，根据蓝藻水华监测时间和研究区域特点，选择合适的光学遥感影像数据，例如Landsat系列和Sentinel-2遥感影像数据；

步骤7，遥感影像数据预处理环节，包括大气校正、辐射校正和几何校正环节；

3、根据权利要求1所述的一种湖泊蓝藻水华面积提取方法，其特征在于，所述步骤2包括：