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专利号: 2024101419637
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于大气层顶反射率的湖泊蓝藻水华遥感自动监测方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)基于卫星遥感影像,计算得到卫星大气层顶反射率数据,对卫星遥感影像进行云掩膜处理;

(2)根据步骤(1)所得卫星大气层顶反射率,计算云掩膜处理后的卫星遥感影像中各个像元的TCG指数;

基于卫星RTOA(λ)数据,计算得到TCG指数,公式如下:TCG=‑0.401·RTOA(λblue)‑0.170·RTOA(λgreen)‑0.498·RTOA(λred)+0.750·RTOA(λnir),式中,RTOA(λblue)、RTOA(λgreen)、RTOA(λred)和RTOA(λnir)分别表示蓝光、绿光、红光和近红外波段处的卫星大气层顶反射率;

(3)基于TCG指数绘制统计直方图,并利用直方图特征法自动选定TCG指数阈值,根据该阈值判断卫星遥感影像的像元是否为蓝藻像元,初步完成蓝藻的遥感提取,具体包括:基于卫星遥感影像TCG的频数直方图,利用直方图特征法自动选定蓝藻和湖泊水体的2

分界阈值:将直方图的统计值μ+σ设置为TCG指数的阈值Tc,其中,μ和σ分别为水体像元的TCG频数分布拟合曲线计算得到的均值及标准差;

判断卫星遥感影像的像元是否为蓝藻像元,当某像元的TCG

(4)通过CIE色度信息对初步蓝藻遥感提取结果进行约束和修正,排除非蓝藻像元的误判;

(5)获取长时间序列卫星遥感影像数据,根据步骤(1)~步骤(4)获取湖泊蓝藻水华暴发全过程的时空分布信息。

2.根据权利要求1所述的基于大气层顶反射率的湖泊蓝藻水华遥感自动监测方法,其特征在于,收集卫星遥感影像,根据辐射定标的增益和偏移量进行辐射定标处理,得到辐亮度数据,辐亮度L(λ)的计算公式如下:L(λ)=g(λ)×DN(λ)+b(λ),

式中,g(λ)和b(λ)分别是波长λ处传感器辐射定标的增益和偏移量;再根据辐亮度数据计算所使用卫星遥感影像的大气层顶反射率RTOA(λ):式中,L(λ)是卫星波段λ处的辐亮度,d是日地距离,θs为太阳天顶角,Esun(λ)是波长λ处的地外太阳辐照度;

结合云像元和非云像元的RTOA光谱特征,采用如下公式对收集的卫星遥感影像进行云掩膜处理;当某像元的红光波段处RTOA与蓝光波段处RTOA的差值大于零,则该像元为云像元,否则为非云像元;

RTOA(λred)‑RTOA(λgreen)>0,

式中,RTOA(λred)是卫星红光波段处的大气层顶反射率,RTOA(λgreen)是卫星绿光波段处的大气层顶反射率。

3.根据权利要求1‑2任一所述的基于大气层顶反射率的湖泊蓝藻水华遥感自动监测方法,其特征在于,利用CIE色度信息对蓝藻遥感结果进行约束,将蓝藻误判像元排除,具体包括:CIE色度信息的约束条件如下:XHue>0.3;0°≤αHue≤70°或250°≤αHue≤360°;其中,XHue和αHue分别为CIE色度空间的横坐标数值和色度角;

如果某像元的CIE色度信息XHue和αHue均不满足上述条件,则排除该像元为蓝藻类别;

CIE色度信息的三原色数量值X、Y、Z计算公式如下:

其中,R、G、B分别设定为近红外波段、红光波段、绿光波段的卫星大气层顶反射率RTOA;

通过三原色数量值X、Y、Z计算CIE色度空间的横坐标数值XHue和纵坐标数值YHue,公式如下:通过XHue和YHue计算αHue,公式如下: