空间建模技术支持下的核电站温排水卫星遥感监测方法技术

本发明专利技术属于空间建模技术领域，具体涉及一种空间建模技术支持下的核电站温排水卫星遥感监测方法；本发明专利技术的目的是解决目前运用热红外卫星遥感影像监测核电站温排水情况时，操作复杂，人工干预过多，缺乏快捷的实现方式这一问题；本发明专利技术包括以下步骤：步骤一：数据准备；步骤二：几何精校正；步骤三：云识别；步骤四：水陆分离；步骤五：运用“单窗算法”进行空间建模；步骤六：温度异常制图；本发明专利技术的效果是：对比目前人工点位观测和航空飞行这两种温排水监测方法，一般人工点位观测温度的方法，测量精度高，能够精确反映核电站温排水对周围水域的影响。

【技术实现步骤摘要】
空间建模技术支持下的核电站温排水卫星遥感监测方法
本专利技术属于数字图像处理
，具体涉及一种空间建模技术支持下的核电站温排水卫星遥感监测方法。
技术介绍
调查核电站温排水对环境影响的研究对于防止热污染，保护海域水质和生态环境具有重要意义。采用传统的海温调查方法只能获取有限个数站点的温度数据，而使用卫星数据具有覆盖面积大、频率高、可在全球范围内同步观测等优势，可以反演得出大面积水域的温度情况。采用遥感海温反演的数据源主要有AVHRR和MODIS，它们均有2个以上的热红外通道，主要采用分裂窗算法反演温度。但这两颗卫星数据的分辨率较低(1000m)，不适用于核电温排水影响面积较小的水域。为此，本专利技术采用Landsat-8星上搭载的传感器(TIRS，全称ThermalInfraredSensor，热红外传感器)，两个热红外波段(10.6～11.2μm，11.5～12.5μm)，对核电站的温排水进行遥感信息提取。卫星遥感提取核电站的温排水工作的目标是实现日常化、快速化和便捷化，针对这一应用目标，本专利技术设计并实现了一种基于空间建模技术的核电站温排水卫星遥感监测方法，这种方法只需将卫星热红外数据的相应波段导入软件，点击运算，就能实现相应的温排水监测。真正实现了“一键操作”和“暗箱处理”的功能，极大降低了核电站温排水卫星监测工作的难度，为有效地管理核电站温排水工作，对于防止热污染，保护海域水质和生态环境等工作提供了技术保障。
技术实现思路
本专利技术的目的是，针对现有技术不足，提供一种解决目前运用热红外卫星遥感影像监测核电站温排水情况时，操作复杂，人工干预过多，缺乏快捷的实现方式这一问题的空间建模技术支持下的核电站温排水卫星遥感监测方法；本专利技术的技术方案是：一种空间建模技术支持下的核电站温排水卫星遥感监测方法；包括以下步骤：步骤一：数据准备；将核电站地理范围内的红波段b4和近红外波段b5制作成单波段影像；步骤二：几何精校正；通过选取控制点，将上述波段数据精校正到误差允许的范围内；步骤三：云识别；步骤四：水陆分离；步骤五：运用“单窗算法”进行空间建模；步骤六：温度异常制图；根据上述计算的结果，将所研究海域的温度信息进行分级，划分温升的9个等级，形成核电站水温卫星遥感监测温升分布图。所述步骤三云识别包括：3.1计算植被指数“NDVI”；执行空间建模语句：NDVI＝(b5-b4)/(b5+b4)。3.2计算中间变量“Pv”；执行空间建模语句：Pv＝((b4-0.05)/(0.7-0.05))*((b4-0.05)/(0.7-0.05))。所述步骤四水陆分离包括以下步骤：4.1将水陆进行分离，得到中间变量“e_water”。执行空间建模语句：若Pv＝21.0，则e_water＝0.995；否则e_water＝1.0；4.2将陆地分为建筑物和非建筑物两类，得到非建筑物“e_surface”；执行空间建模语句：若Pv＝33.0，则e_surface＝0.9625+0.0614*e_water-0.0461*e_water*e_water；否则e_surface＝e_water；4.3得到建筑物“e_build”，这里“e”值等于“e_build”；执行空间建模语句：若e_water＝23.0，则e_build＝0.9589+0.086*e_surface-0.0671*e_surface*e_surface；否则e_build＝e_surface。所述步骤五包括以下步骤：①得到中间变量“c”值；执行空间建模语句：c＝e_build*(0.1982007-0.109611*1.45)②计算中间变量“Tb”值；将核电站地理范围内的热红外波段b10制作成单波段影像，执行空间建模语句：Tb＝1282.71/(LOG10((666.09/(0.0668235*b10))+1))③计算中间变量“D”值；执行空间建模语句：D＝(1-0.03926475)*(1+(1-Tb)*0.03926475)④计算海水热信息提取结果“Ts”值；执行空间建模语句：Ts＝(-67.355351*(1-c-D)+(0.458606*(1-c-D)+c+D)*Tb-D*284.4822306)/Tb；本专利技术的有益效果是：1.对比目前人工点位观测和航空飞行这两种温排水监测方法，一般人工点位观测温度的方法，测量精度高，能够精确反映核电站温排水对周围水域的影响。但是定点测量耗费人力物力，采集范围受到限制，而且只能采集离散的点数据，不能从面上表现温排水影响的空间变化；2.航空热红外遥感不仅具有较高的空间分辨率和温度分辨率，而且可以根据需要调整数据采集时间，具有方便快捷的优势；3.但是对航空平台本身需要较高的要求，而且费用昂贵，容易受到天气条件的影响；本专利技术采用卫星热红外遥感数据，在空间建模技术支持下，实现了快速监测核电站温排水工作的目标，具有监测成本低，人工干预少，能反映大面积范围内的温排水的空间扩散和时空变化情况；具有很强的实用性，可以在较短时间内，获得地表的温度，与传统方法相比，体现出了卫星遥感观测的显著优势。具体实施方式一种空间建模技术支持下的核电站温排水卫星遥感监测方法；包括以下步骤：步骤一：数据准备；将核电站地理范围内的红波段b4和近红外波段b5制作成单波段影像；步骤二：几何精校正；通过选取控制点，将上述波段数据精校正到误差允许的范围内；步骤三：云识别；步骤四：水陆分离；步骤五：运用“单窗算法”进行空间建模；步骤六：温度异常制图；根据上述计算的结果，将所研究海域的温度信息进行分级，划分温升的9个等级，形成核电站水温卫星遥感监测温升分布图。所述步骤三云识别包括：3.1计算植被指数“NDVI”；执行空间建模语句：NDVI＝(b5-b4)/(b5+b4)。3.2计算中间变量“Pv”；执行空间建模语句：Pv＝((b4-0.05)/(0.7-0.05))*((b4-0.05)/(0.7-0.05))。所述步骤四水陆分离包括以下步骤：4.1将水陆进行分离，得到中间变量“e_water”。执行空间建模语句：若Pv＝21.0，则e_water＝0.995；否则e_water＝1.0；4.2将陆地分为建筑物和非建筑物两类，得到非建筑物“e_surface”；执行空间建模语句：若Pv＝33.0，则e_surface＝0.9625+0.0614*e_water-0.0461*e_water*e_water；否则e_surface＝e_water；4.3得到建筑物“e_build”，这里“e”值等于“e_build”；执行空间建模语句：若e_water＝23.0，则e_build＝0.9589+0.086*e_surface-0.0671*e_surface*e_surface；否则e_build＝e_surface。所述步骤五包括以下步骤：①得到中间变量“c”值；执行空间建模语句：c＝e_build*(0.1982007-0.109611*1.45)②计算中间变量“Tb”值；将核电站地理范围内的热红外波段b10制作成单波段影像，执行空间建模语句：Tb＝1282.71/(LOG10((666.09/(0.0668235*b10))+1))③计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空间建模技术支持下的核电站温排水卫星遥感监测方法；其特征在于：包括以下步骤：步骤一：数据准备；将核电站地理范围内的红波段b4和近红外波段b5制作成单波段影像；步骤二：几何精校正；通过选取控制点，将上述波段数据精校正到误差允许的范围内；步骤三：云识别；步骤四：水陆分离；步骤五：运用“单窗算法”进行空间建模；步骤六：温度异常制图；根据上述计算的结果，将所研究海域的温度信息进行分级，划分温升的9个等级，形成核电站水温卫星遥感监测温升分布图。

【技术特征摘要】
1.一种空间建模技术支持下的核电站温排水卫星遥感监测方法；其特征在于：包括以下步骤：步骤一：数据准备；将核电站地理范围内的红波段b4和近红外波段b5制作成单波段影像；步骤二：几何精校正；通过选取控制点，将上述波段数据精校正到误差允许的范围内；步骤三：云识别；步骤四：水陆分离；步骤五：运用“单窗算法”进行空间建模；步骤六：温度异常制图；根据上述计算的结果，将所研究海域的温度信息进行分级，划分温升的9个等级，形成核电站水温卫星遥感监测温升分布图。2.如权利要求1所述的一种空间建模技术支持下的核电站温排水卫星遥感监测方法，其特征在于：所述步骤三云识别包括：3.1计算植被指数“NDVI”；执行空间建模语句：NDVI＝(b5-b4)/(b5+b4)。3.2计算中间变量“Pv”；执行空间建模语句：Pv＝((b4-0.05)/(0.7-0.05))*((b4-0.05)/(0.7-0.05))。3.如权利要求1所述的一种空间建模技术支持下的核电站温排水卫星遥感监测方法，其特征在于：所述步骤四水陆分离包括以下步骤：4.1将水陆进行分离，得到中间变量“e_water”。执行空间建模语句：若Pv＝21.0，则e_water＝0.995；否则e_water＝1.0；4.2将陆地分为建筑物和非建筑物两类，得到非建筑物“e_surface”；执行空间建模语句：若Pv...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东辉，赵英俊，裴承凯，周觅，赵丹，
申请(专利权)人：核工业北京地质研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11