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专利号: 2024114520217
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:

1.一种探测海洋漂浮垃圾的卫星遥感方法,其特征在于,包括:

获取漂浮垃圾和水体的端元光谱,计算在多种漂浮垃圾覆盖度下的水体垃圾混合光谱,构建水体垃圾混合光谱数据集;

从水体垃圾混合光谱之中,获取目标区域的红边和红外波段的遥感反射率,同时获取水体的红边和红外波段的遥感反射率,计算目标区域的红边和红外波段的遥感反射率平均值,并与测量的目标区域的无漂浮垃圾水体的红边和红外波段的遥感反射率平均值进行比较,计算得到第一混合光谱指数或第一水体光谱指数;

利用目标区域的绿光和红边波段遥感反射率线性内插计算得到数学红光波段遥感反射率,计算数学红光波段遥感反射率和目标区域的观测红光波段遥感反射率之间的比值,得到第二混合光谱指数或第二水体光谱指数,其中,用于计算第二混合光谱指数的绿光、红光和红边波段的遥感反射率来自水体垃圾混合光谱,用于计算第二水体光谱指数的绿光、红光和红边波段的遥感反射率来自对漂浮藻类的实际测量;

通过第一混合光谱指数和第一水体光谱指数的分布,确定用于区分漂浮垃圾和水体的第一光谱阈值;通过第二混合光谱指数和第二水体光谱指数的分布,确定用于区分漂浮垃圾和漂浮藻类的第二光谱阈值;

根据目标区域的光谱数据,按照第一光谱阈值和第二光谱阈值识别漂浮垃圾。

2.根据权利要求1所述的探测海洋漂浮垃圾的卫星遥感方法,其特征在于,所述构建水体垃圾混合光谱数据集,包括:针对木质垃圾和塑料类垃圾分别建立混合光谱模型,计算在多种漂浮垃圾覆盖度下的水体垃圾混合光谱,构建水体垃圾混合光谱数据集。

3.根据权利要求2所述的探测海洋漂浮垃圾的卫星遥感方法,其特征在于,所述混合光谱模型如下:Water Debris

Rrs,t(λ)=(1‑f)Rrs (λ)+fRrs (λ),Water

其中,Rrs,t(λ)表示水体垃圾混合光谱,f表示漂浮垃圾覆盖度,Rrs (λ)表示水体的端Debris元光谱,Rrs (λ)表示漂浮垃圾的端元光谱。

4.根据权利要求2所述的探测海洋漂浮垃圾的卫星遥感方法,其特征在于,所述计算得到第一混合光谱指数,以及所述第一水体光谱指数,采用如下第一光谱指数模型:d w

DSI1=Rrs(AVE)‑R’rs(AVE),

d

其中,DSI1表示第一光谱指数,Rrs (AVE)表示从水体垃圾混合光谱之中的红边和红外波w段的遥感反射率平均值,R’rs (AVE)表示无漂浮垃圾水体的红边和红外波段的遥感反射率平均值;所述红边和红外波段包括:红边2、红边3、近红外和窄波长近红外。

5.根据权利要求4所述的探测海洋漂浮垃圾的卫星遥感方法,其特征在于,所述无漂浮垃圾水体的红边和红外波段的遥感反射率平均值,采用如下公式计算:w rw wσ

R’rs(AVE)=Rrs (AVE)+nRrs (AVE),rw

其中,Rrs (AVE)表示多个无漂浮垃圾水体区域的红边和红外波段遥感反射率平均值的wσ平均值,n表示调整系数,Rrs (AVE)表示多个无漂浮垃圾水体区域的红边和红外波段遥感反射率平均值的标准差。

6.根据权利要求2所述的探测海洋漂浮垃圾的卫星遥感方法,其特征在于,所述确定用于区分漂浮垃圾和水体的第一光谱阈值,以及所述确定用于区分漂浮垃圾和漂浮藻类的第二光谱阈值,包括:统计在多种漂浮垃圾覆盖度下的第一混合光谱指数和第一水体光谱指数,确定最大程度区分漂浮垃圾和水体的数值,作为第一光谱阈值;统计在多种漂浮垃圾覆盖度下的第二混合光谱指数和第二水体光谱指数,确定最大程度区分漂浮垃圾和漂浮藻类的数值,作为第二光谱阈值。

7.一种探测海洋漂浮垃圾的卫星遥感装置,其特征在于,包括:光谱建立单元、第一光谱指数计算单元、第二光谱指数计算单元、阈值计算单元和垃圾识别单元,其中:所述光谱建立单元,用于获取漂浮垃圾和水体的端元光谱,计算在多种漂浮垃圾覆盖度下的水体垃圾混合光谱,构建水体垃圾混合光谱数据集;

所述第一光谱指数计算单元,用于从水体垃圾混合光谱之中,获取目标区域的红边和红外波段的遥感反射率,同时获取水体的红边和红外波段的遥感反射率,计算目标区域的红边和红外波段的遥感反射率平均值,并与测量的目标区域的无漂浮垃圾水体的红边和红外波段的遥感反射率平均值进行比较,计算得到第一混合光谱指数或第一水体光谱指数;

所述第二光谱指数计算单元,用于利用目标区域的绿光和红边波段遥感反射率线性内插计算得到数学红光波段遥感反射率,计算数学红光波段遥感反射率和目标区域的观测红光波段遥感反射率之间的比值,得到第二混合光谱指数或第二水体光谱指数,其中,用于计算第二混合光谱指数的绿光、红光和红边波段的遥感反射率来自水体垃圾混合光谱,用于计算第二水体光谱指数的绿光、红光和红边波段的遥感反射率来自对漂浮藻类的实际测量;

所述阈值计算单元,用于通过第一混合光谱指数和第一水体光谱指数的分布,确定用于区分漂浮垃圾和水体的第一光谱阈值;通过第二混合光谱指数和第二水体光谱指数的分布,确定用于区分漂浮垃圾和漂浮藻类的第二光谱阈值;

所述垃圾识别单元,用于根据目标区域的光谱数据,按照第一光谱阈值和第二光谱阈值识别漂浮垃圾。