一種水體懸浮泥沙濃度的反演方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及水質(zhì)參數(shù)反演技術領域，特別涉及一種水體懸浮泥沙濃度的反演方法 及裝置。
【背景技術】
[0002] 水體懸浮物是重要的水質(zhì)參數(shù)之一，泥沙作為一種水體懸浮物，在泥沙進入水體 后會影響水體感觀，降低水體透光度和富氧條件，從而影響水生生物的光合作用，對水體的 生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生重要影響。并且泥沙本身含有黏土礦物質(zhì)、有機膠體和無機膠體，這些物質(zhì)可 以吸附種類繁多的污染物，因而具有凈化水環(huán)境的效應。但是，正因為泥沙的這種吸附特 性，使得泥沙同時成為污染物和污染物載體，對環(huán)境造成污染。另外，水體泥沙的侵蝕、搬運 和堆積過程，直接影響海岸線的演化和港口航道的安全，間接地引起海岸帶洪災、澇災和海 岸帶地質(zhì)災害。因此，水體懸浮泥沙監(jiān)測對水質(zhì)、水環(huán)境監(jiān)測、監(jiān)測泥沙運移帶來的災害等 均有重要意義。
[0003] 目前對水體懸浮泥沙監(jiān)測的算法可以歸納為三類，下面對這三類算法一一說明： 第一類是通過水體光學性質(zhì)和水質(zhì)組分之間關系構建經(jīng)驗模型。但是這種經(jīng)驗模型針對特 定地理區(qū)域，而不能將特定地理區(qū)域的經(jīng)驗模型應用到其他區(qū)域中；
[0004] 第二類是物理模型，該物理模型采用輻射傳輸理論在不同水質(zhì)組分和大氣條件下 來模擬頂部大氣的頻譜，然后通過應用遙感測量獲得的大氣頂部的輻射率，水質(zhì)組分可以 通過神經(jīng)網(wǎng)絡方法、最優(yōu)化方法和主成分分析方法重新恢復；
[0005] 第三類是基于沿海水體固有光學性質(zhì)和水質(zhì)組分之間的關系加上經(jīng)驗關系構建 的半分析模型。這種半分析模型聯(lián)合了物理模型和經(jīng)驗模型采用的方法，對于水體懸浮物 濃度的測量是一個較優(yōu)的方法，但是這種方法需要精確度的水體固有光學性質(zhì)信息，而現(xiàn) 有技術并不能精確測量水體固有光學性質(zhì)信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明實施例提供一種水體懸浮泥沙濃度的反演方法及裝置，該反演 方法和裝置可以不依賴精確的水體固有光學性質(zhì)信息來測量水體懸浮泥沙濃度。技術方案 如下：
[0007] 本發(fā)明實施例提供一種水體懸浮泥沙濃度的反演方法，包括：
[0008] 獲取水體的第一近紅外波段遙感反射率以及水體的第二近紅外波段遙感反射率， 其中所述第一近紅外遙感波段和所述第二近紅外遙感波段的波長不同；
[0009] 獲取所述第一近紅外波段遙感反射率和所述第二近紅外波段遙感反射率的第一 關系式；
[0010] 依據(jù)水體中懸浮泥沙的后向散射系數(shù)和波長的對應關系，對所述第一關系式進行 變換，得到第二關系式；
[0011] 依據(jù)水體中有色溶解有機物、浮游植物色素和懸浮泥沙的各自總吸收系數(shù)與波長 的對應關系，對所述第二關系式進行變換，得到第三關系式；
[0012] 以所述懸浮泥沙濃度和所述懸浮泥沙的后向散射系數(shù)的對應關系，對所述第三關 系式進行變換，得到第四關系式，所述第四關系式用于表示第一近紅外遙感波段和第二近 紅外遙感波段的兩個波長的遙感反射率與懸浮泥沙濃度的對應關系；
[0013] 以所述第四關系式為基礎，反演水體的懸浮泥沙濃度。
[0014] 優(yōu)選地，所述第一近紅外遙感波段和所述第二近紅外遙感波段的波長在近紅外波 段范圍內(nèi)，且所述第一近紅外遙感波段和所述第二近紅外遙感波段的波長大于690納米。
[0015] 優(yōu)選地，獲取所述第一近紅外波段遙感反射率和所述第二近紅外波段遙感反射率 的第一關系式，包括：
【主權項】
1. 一種水體懸浮泥沙濃度的反演方法，其特征在于，包括： 獲取水體的第一近紅外波段遙感反射率以及水體的第二近紅外波段遙感反射率，其中 所述第一近紅外遙感波段和所述第二近紅外遙感波段的波長不同； 獲取所述第一近紅外波段遙感反射率和所述第二近紅外波段遙感反射率的第一關系 式； 依據(jù)水體中懸浮泥沙的后向散射系數(shù)和波長的對應關系，對所述第一關系式進行變 換，得到第二關系式； 依據(jù)水體中有色溶解有機物、浮游植物色素和懸浮泥沙的各自總吸收系數(shù)與波長的對 應關系，對所述第二關系式進行變換，得到第三關系式； 以所述懸浮泥沙濃度和所述懸浮泥沙的后向散射系數(shù)的對應關系，對所述第三關系式 進行變換，得到第四關系式，所述第四關系式用于表示第一近紅外遙感波段和第二近紅外 遙感波段的兩個波長的遙感反射率與懸浮泥沙濃度的對應關系； 以所述第四關系式為基礎，反演水體的懸浮泥沙濃度。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一近紅外遙感波段和所述第二近 紅外遙感波段的波長在近紅外波段范圍內(nèi)，且所述第一近紅外遙感波段和所述第二近紅外 遙感波段的波長大于690納米。
3. 根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，獲取所述第一近紅外波段遙感反射率和 所述第二近紅外波段遙感反射率的第一關系式，包括： 獲取所述第一近紅外波段遙感反射率的倒數(shù)表達式
其中A1 為第一近紅外遙感波段的波長，R(A1)為第一近紅外波段遙感反射率，B(X1)為水體中有 色溶解有機物的總吸收系數(shù)am()M( λ D、浮游植物色素的總吸收系數(shù)apisii( λ J、懸浮泥沙的 總吸收系數(shù)Ism(A1)和純水的總吸收系數(shù)Bwate(A 1)之和，MA1)為水體的后向散射系數(shù) bbw( A1)、懸浮泥沙的后向散射系數(shù)I3ssm(A1)和浮游植物色素的后向散射系數(shù)I 3pi511(A1)之 和，
，f為受太陽高度角和水體散射影響的參數(shù)，Q為光場分布參數(shù)，t 2/n2與海 況有關，η為復海水折射指數(shù)的實數(shù)部分，t為復海水折射指數(shù)的虛數(shù)部分； 獲取所述第二近紅外波段遙感反射率的倒數(shù)表達式：
其中λ2 為第二近紅外遙感波段的波長，R(A2)為第二近紅外波段遙感反射率，a(X2)為水體中有 色溶解有機物的總吸收系數(shù)am()M( λ 2)、浮游植物色素的總吸收系數(shù)apisii( λ 2)、懸浮泥沙的 總吸收系數(shù)assmU2)和純水的總吸收系數(shù)a wateU2)之和，Μλ2)為水體的后向散射系數(shù) bbw(X2)、懸浮泥沙的后向散射系數(shù)bssm(X2)和浮游植物色素的后向散射系數(shù)b pi5I1U2)之 和，r的取值與第一近外紅波段遙感反射率的倒數(shù)表達式中的r相同； 依據(jù)所述第一近紅外波段遙感反射率的倒數(shù)表達式和所述第二近紅外波段遙感反射 率的倒數(shù)表達式，得到所述第一關系式為：
4. 根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，依據(jù)水體中懸浮泥沙的后向散射系數(shù)和 波長的對應關系，對所述第一關系式進行變換，得到第二關系式，包括： 當?shù)谝唤t外遙感波段和所述第二近紅外遙感波段的波長大于690納米時，獲取水體 中懸浮泥沙的后向散射系數(shù)和波長的對應關系為：
，且 b ( λ 2) = bssm ( λ 2)，b ( λ D = bssm ( λ J ; 將所述體中懸浮泥沙的后向散射系數(shù)和波長的對應關系代入所述第一關系式中，得到 第二關系式