本文關鍵詞：面向水質監(jiān)測的遙感影像反演關鍵技術研究

  更多相關文章： 水質監(jiān)測 遙感數(shù)據 混合遺傳算法 反演模型 IDL

【摘要】：當前,全球對于環(huán)境污染問題高度關注,改善、防范環(huán)境污染意識不斷增強。其中,水污染作為環(huán)境污染的重要分支,給生活、作業(yè)帶來的后果尤為惡劣,如何防止水污染、對水環(huán)境進行大范圍實時監(jiān)測已成為國內外研究的熱點。伴隨空間科學技術的發(fā)展,衛(wèi)星遙感影像的優(yōu)勢凸顯,為水質污染監(jiān)測提供了新的途徑;專業(yè)的遙感圖像處理軟件,為水質監(jiān)測可視化設計提供便捷開發(fā)平臺。通過將二者進行有效結合,使水質監(jiān)測變得更實時化、智能化和可視化。從光譜數(shù)據獨有特點和遙感技術的優(yōu)勢入手,充分考慮地物光譜曲線和國內高分辨率多光譜衛(wèi)星遙感影像的光譜特性,進行光譜數(shù)據特有處理和特征分析,并以此為基礎結合水質反演方法的建模思想完成反演模型的構建。通過獲取歸一化、一階差分各自的反射率值與懸浮物真實濃度值之間的Pearson相關系,定位GF-1遙感波段范圍,確定最終作為建模變量的敏感波段或波段組合。對多波段比值法可以提升單波段相關系數(shù)的經驗進行了證明。針對龍泉湖這一研究對象,給與特有的幾何校正、FLASSH模型的大氣校正以及水體提取,證實簡單的單波段提取水體掩膜對龍泉湖更加適用。水質監(jiān)測研究的關鍵問題是解決水質反演模型的構建和應用。從提高反演模型精度這一角度出發(fā),對基于半經驗法的水質反演模型建立和混合遺傳算法在水質反演中的應用進行研究,并經統(tǒng)一檢驗指標檢驗,顯示混合遺傳算法從方法優(yōu)化方向改進的思路的確可以提升反演精度,數(shù)據同時顯示遺傳、蟻群混合算法通過優(yōu)勢互補可以使求解時間、效率達到雙優(yōu);從工程應用角度出發(fā),立足于IDL具備專業(yè)遙感圖像處理方法、可視化界面處理機制,完成對高分辨率、寬領域監(jiān)測GF-1號遙感數(shù)據的水質反演、專題制圖顯示,達到直觀展現(xiàn)水質參數(shù)濃度分布的效果,清晰表明水域富營養(yǎng)程度的等級。為驗證水質反演系統(tǒng)的友好和反演結果的精度,設計測試流程說明水質反演系統(tǒng)各項功能均滿足操作要求;設計對比實驗說明混合遺傳算法較常規(guī)反演方法足以提升反演結果的精度。最終可以為成都市環(huán)境污染水質監(jiān)測研究項目提供強有力的支撐。
【關鍵詞】：水質監(jiān)測 遙感數(shù)據 混合遺傳算法 反演模型 IDL
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X87
【目錄】：

• 摘要5-6
• abstract6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 研究來源及研究背景11-12
• 1.1.1 研究來源11
• 1.1.2 研究背景及意義11-12
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢12-15
• 1.2.1 水質遙感發(fā)展現(xiàn)狀13
• 1.2.2 水質反演方法發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.3 研究內容及研究目標15-17
• 1.3.1 研究內容16-17
• 1.3.2 研究目標17
• 1.4 論文結構安排17-19
• 第二章 基于光譜數(shù)據的水質反演相關理論分析19-27
• 2.1 光譜數(shù)據類型簡介19-21
• 2.1.1 多光譜遙感數(shù)據19-20
• 2.1.2 光譜曲線20-21
• 2.2 水質反演方法21-24
• 2.2.1 幾種主流方法分析21-22
• 2.2.2 半經驗法22
• 2.2.3 混合遺傳算法22-24
• 2.2.3.1 遺傳算法22-23
• 2.2.3.2 蟻群算法23
• 2.2.3.3 混合算法23-24
• 2.3 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境及方法24-26
• 2.3.1 開發(fā)工具概述24-25
• 2.3.2 基于軟件工程的開發(fā)方法25-26
• 2.4 本章小結26-27
• 第三章 光譜數(shù)據分析與處理27-44
• 3.1 數(shù)據分析27-31
• 3.1.1 水樣本濃度值27-29
• 3.1.2 光譜曲線29-30
• 3.1.3 準同步遙感數(shù)據30-31
• 3.2 光譜數(shù)據預處理31-43
• 3.2.1 實測光譜曲線處理31-33
• 3.2.1.1 歸一化處理32
• 3.2.1.2 一階差分平滑處理32-33
• 3.2.2 基于ENVI的多光譜遙感數(shù)據處理33-43
• 3.3.2.1 幾何精校正34-36
• 3.3.2.2 輻射定校正36-39
• 3.3.2.3 研究水域提取39-43
• 3.3 本章小結43-44
• 第四章 水質反演方法研究44-56
• 4.1 基于半經驗法的水質反演研究44-50
• 4.1.1 敏感波段的獲取44-47
• 4.1.1.1 基于歸一化與ss濃度值相關性45-46
• 4.1.1.2 基于一階差分光譜確定ss相關性46-47
• 4.1.1.3 結果分析47
• 4.1.2 反演模型的建立47-49
• 4.1.2.1 遙感數(shù)據相關性分析47-48
• 4.1.2.2 模型建立48-49
• 4.1.3 模型檢驗49-50
• 4.2 混合遺傳算法在水質反演中的研究50-55
• 4.2.1 混合算法的設計50-52
• 4.2.2 混合遺傳算法獲取反演結果52-55
• 4.2.2.1 前光學模型獲取53-54
• 4.2.2.2 反演結果求解54-55
• 4.2.3 模型檢驗55
• 4.3 本章小結55-56
• 第五章 水質反演系統(tǒng)實現(xiàn)56-68
• 5.1 系統(tǒng)設計56-62
• 5.1.1 邏輯處理設計57-60
• 5.1.1.1 水質反演邏輯處理57-58
• 5.1.1.2 模型設置邏輯處理58-59
• 5.1.1.3 制圖顯示邏輯處理59-60
• 5.1.2 可視化界面設計60-62
• 5.1.2.1 水質反演界面60-61
• 5.1.2.2 反演模型設置界面61-62
• 5.1.2.3 遙感專題圖界面62
• 5.2 系統(tǒng)實現(xiàn)62-67
• 5.2.1 水質反演62-65
• 5.2.2 模型加載導向65-66
• 5.2.3 制圖顯示66-67
• 5.3 本章小結67-68
• 第六章 系統(tǒng)測試及精度驗證68-75
• 6.1 水質反演系統(tǒng)測試68-72
• 6.2 反演精度檢驗72-74
• 6.2.1 半經驗法反演精度72
• 6.2.2 混合遺傳算法反演精度72-73
• 6.2.3 對比結果分析73-74
• 6.3 本章小結74-75
• 第七章 結論與展望75-77
• 7.1 研究結論75-76
• 7.2 進一步工作展望76-77
• 致謝77-78
• 參考文獻78-82

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據庫 前10條

1 曹引;冶運濤;張小娟;石玉波;蔣云鐘;趙紅莉;;南四湖水體濁度高光譜定量反演模型[J];南水北調與水利科技;2015年05期

2 溫沁雪;王進;鄭明明;陳志強;;印染廢水深度處理技術的研究進展及發(fā)展趨勢[J];化工環(huán)保;2015年04期

3 陳文倩;丁建麗;李艷華;牛增懿;;基于國產GF-1遙感影像的水體提取方法[J];資源科學;2015年06期

4 王珊珊;李云梅;王永波;王帥;杜成功;;太湖水體葉綠素濃度反演模型適宜性分析[J];湖泊科學;2015年01期

5 ;高分一號衛(wèi)星投入使用成果漸顯[J];衛(wèi)星與網絡;2014年Z1期

6 溫新龍;景元書;張娣;;常見衛(wèi)星傳感器在藍藻水華監(jiān)測中的應用進展[J];環(huán)境科學與技術;2014年01期

7 張紅菲;張新明;;基于BOD-DO水質模型參數(shù)反演的小生境蟻群算法[J];水力發(fā)電學報;2013年06期

8 陳娟;陳濤;朱秋菊;;基于指標概率分布的地表水水質評價[J];中國農村水利水電;2013年12期

9 李淵;李云梅;施坤;呂恒;郭宇龍;周莉;劉閣;;基于光譜分類的總懸浮物濃度估算[J];光譜學與光譜分析;2013年10期

10 潘梅娥;楊昆;洪亮;;基于環(huán)境一號衛(wèi)星影像的內陸水體葉綠素α濃度遙感定量反演模型研究[J];科學技術與工程;2013年15期

中國博士學位論文全文數(shù)據庫 前3條

1 江輝;基于多源遙感的鄱陽湖水質參數(shù)反演與分析[D];南昌大學;2011年

2 祝令亞;湖泊水質遙感監(jiān)測與評價方法研究[D];中國科學院研究生院（遙感應用研究所）;2006年

3 胡興堂;高光譜水質遙感監(jiān)測系統(tǒng)關鍵技術研究[D];中國科學院研究生院（遙感應用研究所）;2006年

中國碩士學位論文全文數(shù)據庫 前1條

1 薛佩姣;水質COD在線監(jiān)測技術研究[D];江南大學;2015年

，

本文編號：1126037