基于高光谱遥感的颗粒有机碳监测方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于高光谱遥感的颗粒有机碳监测方法及系统，其中，方法中包括：通过高光谱遥感传感器测得水面光谱，得到水面遥感反射率；通过后向散射式传感器测得水下光谱，得到水体的后向散射系数；根据水面遥感反射率和后向散射系数得到浮游植物于620nm波长处的吸收系数，进而得到内源颗粒有机碳浓度；根据560nm、709nm波长处的遥感反射率反射峰值和674nm波长处的遥感反射峰谷值得到内源颗粒有机碳占总有机碳浓度的比值，进而得到外源颗粒有机碳浓度，实现对水体中颗粒有机碳的监测。其针对我国的水生态环境同时计算得到水体中内源、外源及总颗粒有机碳的浓度，实现对水体中颗粒有机碳的实时监测，对于研究水生态环境受周边环境的影响具有重要意义。受周边环境的影响具有重要意义。受周边环境的影响具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
基于高光谱遥感的颗粒有机碳监测方法及系统


[0001]本专利技术涉及监测
，尤其涉及一种颗粒有机碳监测方法及系统。

技术介绍

[0002]颗粒有机碳(POC)是指不溶解于水体中的有机颗粒物质，在碳循环中占有重要地位。水体中的POC可分为生命与非生命两部分。生命POC来自生物生产过程，包括微小型光合浮游植物，大型藻类以及细菌、真菌、噬菌体、浮游动物、小鱼小虾等；非生命POC也称为有机碎屑，包括水体中生物生命活动过程中产生的残骸、粪便等。内陆水体中POC来源于外源(也称陆源)和内源。其中，外源输入主要由地表径流携带进入，与水体周边生态环境、人类活动关系密切。因此，研究水体中外源颗粒有机碳浓度，既可以为水体中碳源、碳汇研究提供参数，又可以反映周边陆地生态环境状态，为生态环境监管提供数据支持。
[0003]传统的颗粒有机碳浓度的测量，通常采用重铬酸盐湿氧化法或高温燃烧法进行观测，对其来源的判断则采用同位素测量的方法进行分析，这些方法都需要先采集水样，然后在实验室进行测量。受到采集样点的限制，取样观测只能获取离散样点的观测值，不能同步获取整个水域的颗粒有机碳浓度。利用卫星遥感数据估算颗粒有机碳浓度的技术近几年得到了发展，并主要应用于海洋碳循环的研究中，但是现有的遥感技术还无法判别颗粒有机碳的来源。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提供了一种基于高光谱遥感的颗粒有机碳监测方法及系统，有效解决颗粒有机碳监测方法中无法颗粒有机碳来源的技术问题。
[0005]本专利技术提供的技术方案如下：
[0006]一种基于高光谱遥感的颗粒有机碳监测方法，包括：
[0007]通过高光谱遥感传感器测得水面光谱，进而得到水面遥感反射率；
[0008]通过后向散射式传感器测得水下光谱，进而得到水体的后向散射系数；
[0009]根据所述水面遥感反射率和后向散射系数得到浮游植物于620nm波长处的吸收系数，进而通过回归分析的方法得到内源颗粒有机碳浓度；
[0010]根据560nm、709nm波长处的遥感反射率反射峰值和674nm波长处的遥感反射峰谷值得到内源颗粒有机碳占总有机碳浓度的比值；
[0011]根据所述内源颗粒有机碳占总有机碳浓度的比值和内源颗粒有机碳浓度得到外源颗粒有机碳浓度，实现对水体中颗粒有机碳的监测。
[0012]进一步优选地，在所述根据所述水面遥感反射率和后向散射系数得到浮游植物于620nm波长处的吸收系数，进而通过回归分析的方法得到内源颗粒有机碳浓度中，
[0013]浮游植物于620nm波长处的吸收系数aph(620)为：
[0014][0015]其中，R
rs
(*)表示*nm波长处的遥感反射率，a
w
(*)表示纯水在*nm波长处的吸收系数，b
b
(778)表示水体在778nm波长处的后向散射系数；
[0016]内源颗粒有机碳浓度C
end
为：
[0017]C
end
＝v1
×
aph(620)+v2
[0018]其中，v1和v2表示回归方程系数。
[0019]进一步优选地，在所述根据560nm、709nm波长处的遥感反射率反射峰值和 674nm波长处的遥感反射峰谷值得到内源颗粒有机碳占总有机碳浓度的比值中，比值R
end
为：
[0020][0021]其中，a、b表示回归系数。
[0022]进一步优选地，在所述根据所述内源颗粒有机碳占总有机碳浓度的比值和内源颗粒有机碳浓度得到外源颗粒有机碳浓度中，外源颗粒有机碳浓度为C
ter
：
[0023]C
ter
＝C
poc-C
end
[0024]其中，C
poc
为总有机碳浓度，且
[0025]本专利技术还提供了一种基于高光谱遥感的颗粒有机碳监测系统，包括：
[0026]高光谱遥感传感器，用于测量得到水面光谱；
[0027]后向散射式传感器，用于测量得到水下光谱；
[0028]内置颗粒有机碳监测装置的终端设备，所述内置颗粒有机碳监测装置包括：
[0029]数据获取模块，分别与所述高光谱遥感传感器和后向散射式传感器通信连接，用于获取所述水面光谱和水下光谱；
[0030]水面遥感反射率获取模块，用于根据高光谱遥感传感器测得的水面光谱得到水面遥感反射率；
[0031]后向散射系数获取模块，用于根据后向散射式传感器测得的水下光谱得到水体的后向散射系数；
[0032]运算模块，用于根据所述水面遥感反射率获取模块得到的水面遥感反射率和后向散射系数获取模块得到的后向散射系数得到浮游植物于620nm波长处的吸收系数，进而通过回归分析的方法得到内源颗粒有机碳浓度；根据560nm、709nm 波长处的遥感反射率反射峰值和674nm波长处的遥感反射峰谷值得到内源颗粒有机碳占总有机碳浓度的比值；及根据所述内源颗粒有机碳占总有机碳浓度的比值和内源颗粒有机碳浓度得到外源颗粒有机碳浓度，实现对水体中颗粒有机碳的监测。
[0033]进一步优选地，在所述运算模块中，浮游植物于620nm波长处的吸收系数 aph(620)为：
[0034][0035]其中，R
rs
(*)表示*nm波长处的遥感反射率，a
w
(*)表示纯水在*nm波长处的吸收系数，b
b
(778)表示水体在778nm波长处的后向散射系数；
[0036]内源颗粒有机碳浓度C
end
为：
[0037]C
end
＝v1
×
aph(620)+v2
[0038]其中，v1和v2表示回归方程系数。
[0039]进一步优选地，在所述运算模块中，内源颗粒有机碳占总有机碳浓度的比值 R
end
为：
[0040][0041]其中，a、b表示回归系数。
[0042]进一步优选地，在所述运算模块中，外源颗粒有机碳浓度为C
ter
：
[0043]C
ter
＝C
poc-C
end
[0044]其中，C
poc
为总有机碳浓度，且
[0045]本专利技术还提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时实现上述基于高光谱遥感的颗粒有机碳监测方法的步骤。
[0046]本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述基于高光谱遥感的颗粒有机碳监测方法的步骤。
[0047]在本专利技术提供的基于高光谱遥感的颗粒有机碳监测方法及系统中，针对我国水生态环境，能够同时计算得到水体中内源、外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高光谱遥感的颗粒有机碳监测方法，其特征在于，包括：通过高光谱遥感传感器测得水面光谱，进而得到水面遥感反射率；通过后向散射式传感器测得水下光谱，进而得到水体的后向散射系数；根据所述水面遥感反射率和后向散射系数得到浮游植物于620nm波长处的吸收系数，进而通过回归分析的方法得到内源颗粒有机碳浓度；根据560nm、709nm波长处的遥感反射率反射峰值和674nm波长处的遥感反射峰谷值得到内源颗粒有机碳占总有机碳浓度的比值；根据所述内源颗粒有机碳占总有机碳浓度的比值和内源颗粒有机碳浓度得到外源颗粒有机碳浓度，实现对水体中颗粒有机碳的监测。2.如权利要求1所述的颗粒有机碳监测方法，其特征在于，在所述根据所述水面遥感反射率和后向散射系数得到浮游植物于620nm波长处的吸收系数，进而通过回归分析的方法得到内源颗粒有机碳浓度中，浮游植物于620nm波长处的吸收系数aph(620)为：其中，R
rs
(*)表示*nm波长处的遥感反射率，a
w
(*)表示纯水在*nm波长处的吸收系数，b
b
(778)表示水体在778nm波长处的后向散射系数；内源颗粒有机碳浓度C
end
为：C
end
＝v1
×
aph(620)+v2其中，v1和v2表示回归方程系数。3.如权利要求1或2所述的颗粒有机碳监测方法，其特征在于，在所述根据560nm、709nm波长处的遥感反射率反射峰值和674nm波长处的遥感反射峰谷值得到内源颗粒有机碳占总有机碳浓度的比值中，比值R
end
为：其中，a、b表示回归系数。4.如权利要求3所述的颗粒有机碳监测方法，其特征在于，在所述根据所述内源颗粒有机碳占总有机碳浓度的比值和内源颗粒有机碳浓度得到外源颗粒有机碳浓度中，外源颗粒有机碳浓度为C
ter
：C
ter
＝C
poc-C
end
其中，C
poc
为总有机碳浓度，且5.一种基于高光谱遥感的颗粒有机碳监测系统，其特征在于，包括：高光谱遥感传感器，用于测量得到水面光谱；后向散射式传感器，用于测量得到水下光谱；内置颗粒有机碳监测装置的终端设备，所述内置颗粒有机碳监测装置包括：数据获取模块，分别与所述高光谱遥感传感器和后向...

【专利技术属性】
技术研发人员：李云梅，徐杰，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：