本技術(shù)涉及遙感，特別是涉及一種葉綠素a濃度的遙感反演方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)化、農(nóng)業(yè)化的不斷發(fā)展，越來越多的水體受到了來自工業(yè)排放、農(nóng)業(yè)排放等多方面因素的污染。污染物的積累使得水體中富含營養(yǎng)物質(zhì)，促進了浮游藻類的過度繁殖，造成了水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象。這不僅嚴(yán)重影響水質(zhì)、破壞生態(tài)環(huán)境，還可能對人類健康和社會經(jīng)濟造成威脅。

2、為了應(yīng)對水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象，相關(guān)技術(shù)人員開發(fā)出遙感反演技術(shù)。遙感反演技術(shù)指的是利用遙感衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)分析水體中的葉綠素a濃度，從而評估水體的健康狀況的技術(shù)?，F(xiàn)有的遙感反演技術(shù)通常是針對光學(xué)深水區(qū)域開發(fā)的，這些區(qū)域由于水深較大，水底物質(zhì)(如水草、底部沉積物)等可以忽略不計。

3、然而，在光學(xué)淺水區(qū)域進行遙感反演，水底物質(zhì)會對水體的光學(xué)特性產(chǎn)生重要影響，容易導(dǎo)致對葉綠素a濃度的高估，進而導(dǎo)致錯誤的富營養(yǎng)化評價，影響水質(zhì)監(jiān)測和管理決策。因此，如何實現(xiàn)更加精準(zhǔn)的葉綠素a濃度反演，成為亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于上述問題，本技術(shù)提供了一種葉綠素a濃度的遙感反演方法及裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)更加精準(zhǔn)的葉綠素a濃度反演。

2、本技術(shù)實施例公開了如下技術(shù)方案：

3、第一方面，本技術(shù)公開了一種葉綠素a濃度的遙感反演方法，所述方法包括：

4、獲取目標(biāo)水體的懸浮物濃度信息和實際水深信息；

5、根據(jù)懸浮物濃度信息，通過紅綠藍(lán)波段的上、下行輻射衰減系數(shù)模型，分別確定紅綠藍(lán)波段的上、下行輻射衰減系數(shù)；

6、根據(jù)所述紅綠藍(lán)波段的上、下行輻射衰減系數(shù)和所述實際水深信息，通過水面以下遙感反射率公式確定所述目標(biāo)水體的水草區(qū)域和底泥區(qū)域的水面以下光學(xué)深水遙感反射率；

7、根據(jù)所述水草區(qū)域和所述底泥區(qū)域的水面以下光學(xué)深水遙感反射率，將水草區(qū)域的水面以下光學(xué)深水遙感反射率替換為底泥區(qū)域的水面以下光學(xué)深水遙感反射率，再通過所述水面以下遙感反射率公式確定等效水深信息；

8、根據(jù)所述紅綠藍(lán)波段的上、下行輻射衰減系數(shù)和所述等效水深信息，通過所述水面以下遙感反射率公式，確定去除水底效應(yīng)的紅綠藍(lán)波段的水面以下遙感反射率；

9、根據(jù)所述去除水底效應(yīng)的紅綠藍(lán)波段的水面以下遙感反射率，確定去除水底效應(yīng)的紅綠藍(lán)波段的水上遙感反射率；

10、根據(jù)所述去除水底效應(yīng)的紅綠藍(lán)波段的水上遙感反射率，確定葉綠素a濃度。

11、可選地，所述水面以下遙感反射率公式如下所示：

12、

13、其中，為水草區(qū)域或底泥區(qū)域的水面以下遙感反射率，rrs為水上遙感反射率，ρ為水底的輻照反射率，kd為上行輻射衰減系數(shù)，為水柱的下行輻射衰減系數(shù)，為水底的下行輻射衰減系數(shù)，zb為實際水深信息。

14、可選地，所述將水草區(qū)域的水面以下光學(xué)深水遙感反射率替換為底泥區(qū)域的水面以下光學(xué)深水遙感反射率，包括：

15、將所述水草區(qū)域的水面以下光學(xué)深水遙感反射率替換為目標(biāo)底泥區(qū)域的水面以下光學(xué)深水遙感反射率，其中，所述目標(biāo)底泥區(qū)域為中心點與所述水草區(qū)域的中心點小于距離閾值，且，與所述水草區(qū)域的水體光學(xué)條件一致的底泥區(qū)域。

16、可選地，所述根據(jù)所述去除水底效應(yīng)的紅綠藍(lán)波段的水面以下遙感反射率，確定去除水底效應(yīng)的紅綠藍(lán)波段的水上遙感反射率的公式如下所示：

17、

18、其中，為去除水底效應(yīng)的水上遙感反射率，i為紅綠藍(lán)波段中的任意一種，為去除水底效應(yīng)的水面以下遙感反射率。

19、可選地，所述根據(jù)所述去除水底效應(yīng)的紅綠藍(lán)波段的水上遙感反射率，確定葉綠素a濃度，包括：

20、根據(jù)與所述去除水底效應(yīng)的紅綠藍(lán)波段的水上遙感反射率對應(yīng)的實際光譜，從光譜庫中確定模擬光譜，其中，所述模擬光譜為與所述實際光譜之間的歐氏距離最小的光譜；

21、根據(jù)所述光譜庫，確定與所述模擬光譜對應(yīng)的葉綠素a濃度。

22、第二方面，本技術(shù)提供了一種葉綠素a濃度的遙感反演裝置，所述裝置包括：信息獲取模塊、第一確定模塊、第二確定模塊、第三確定模塊、第四確定模塊、第五確定模塊和第六確定模塊；

23、所述信息獲取模塊，用于獲取目標(biāo)水體的懸浮物濃度信息和實際水深信息；

24、所述第一確定模塊，用于根據(jù)懸浮物濃度信息，通過紅綠藍(lán)波段的上、下行輻射衰減系數(shù)模型，分別確定紅綠藍(lán)波段的上、下行輻射衰減系數(shù)；

25、所述第二確定模塊，用于根據(jù)所述紅綠藍(lán)波段的上、下行輻射衰減系數(shù)和所述實際水深信息，通過水面以下遙感反射率公式確定所述目標(biāo)水體的水草區(qū)域和底泥區(qū)域的水面以下光學(xué)深水遙感反射率；

26、所述第三確定模塊，用于根據(jù)所述水草區(qū)域和所述底泥區(qū)域的水面以下光學(xué)深水遙感反射率，將水草區(qū)域的水面以下光學(xué)深水遙感反射率替換為底泥區(qū)域的水面以下光學(xué)深水遙感反射率，再通過所述水面以下遙感反射率公式確定等效水深信息；

27、所述第四確定模塊，用于根據(jù)所述紅綠藍(lán)波段的上、下行輻射衰減系數(shù)和所述等效水深信息，通過所述水面以下遙感反射率公式，確定去除水底效應(yīng)的紅綠藍(lán)波段的水面以下遙感反射率；

28、所述第五確定模塊，用于根據(jù)所述去除水底效應(yīng)的紅綠藍(lán)波段的水面以下遙感反射率，確定去除水底效應(yīng)的紅綠藍(lán)波段的水上遙感反射率；

29、所述第六確定模塊，用于根據(jù)所述去除水底效應(yīng)的紅綠藍(lán)波段的水上遙感反射率，確定葉綠素a濃度。

30、可選地，所述水面以下遙感反射率公式如下所示：

31、

32、其中，為水草區(qū)域或底泥區(qū)域的水面以下遙感反射率，rrs為水上遙感反射率，ρ為水底的輻照反射率，kd為上行輻射衰減系數(shù)，為水柱的下行輻射衰減系數(shù)，為水底的下行輻射衰減系數(shù)，zb為實際水深信息。

33、可選地，所述第三確定模塊具體用于：將所述水草區(qū)域的水面以下光學(xué)深水遙感反射率替換為目標(biāo)底泥區(qū)域的水面以下光學(xué)深水遙感反射率，其中，所述目標(biāo)底泥區(qū)域為中心點與所述水草區(qū)域的中心點小于距離閾值，且，與所述水草區(qū)域的水體光學(xué)條件一致的底泥區(qū)域。

34、可選地，所述根據(jù)所述去除水底效應(yīng)的紅綠藍(lán)波段的水面以下遙感反射率，確定去除水底效應(yīng)的紅綠藍(lán)波段的水上遙感反射率的公式如下所示：

35、

36、其中，為去除水底效應(yīng)的水上遙感反射率，i為紅綠藍(lán)波段中的任意一種，為去除水底效應(yīng)的水面以下遙感反射率。

37、可選地，所述第六確定模塊具體用于：根據(jù)與所述去除水底效應(yīng)的紅綠藍(lán)波段的水上遙感反射率對應(yīng)的實際光譜，從光譜庫中確定模擬光譜，其中，所述模擬光譜為與所述實際光譜之間的歐氏距離最小的光譜；根據(jù)所述光譜庫，確定與所述模擬光譜對應(yīng)的葉綠素a濃度。

38、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本技術(shù)具有以下有益效果：

39、本技術(shù)實施例提供了一種葉綠素a濃度的遙感反演方法及裝置，本技術(shù)通過去除水底效應(yīng)(如水草、底部沉積物)的影響，不僅顯著提高了在光學(xué)淺水區(qū)域進行葉綠素a濃度反演的精度，還能夠基于更準(zhǔn)確的葉綠素a濃度數(shù)據(jù)進行更為可靠的富營養(yǎng)化評價。并且，因為本技術(shù)改進了傳統(tǒng)算法中由于未能消除水底效應(yīng)而導(dǎo)致的葉綠素a濃度高估問題，所以能夠為后續(xù)的水質(zhì)檢測和管理提供了更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。進一步地，本技術(shù)適用于多種復(fù)雜的水體環(huán)境，包括有繁茂水生植被和沉積物分布的水域，極大地提升了水質(zhì)檢測和管理工作的有效性和適用范圍。