一种农业面源污染遥感监测与预警方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种农业面源污染遥感监测与预警方法及系统，方法包括：获取待监测农业区域的遥感数据；采集待监测农业区域的地理数据；针对地理数据获取待监测农业区域的安全标准；将遥感数据与安全标准进行比对分析，以得到待监测农业区域的污染结果；当污染结果落入预警条件时，进行预警。该方法通过采集遥感数据来实现农业面源污染遥感监测和预警，实现方式简单，降低了农业面源污染遥感监测和预警的难度，不需要安排过多人员进行实地监测，人力成本低，时效性高，克服了人力监测存在的时效性差、存在人为误差等缺陷，同时也解决了因农业面源污染时空范围广、不确定性大、成分过程复杂难以控制等原因导致的农业面源污染难以监测和预警的缺陷。监测和预警的缺陷。监测和预警的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种农业面源污染遥感监测与预警方法及系统


[0001]本专利技术属于环境监控
，具体涉及一种农业面源污染遥感监测与预警方法及系统。

技术介绍

[0002]农业面源污染是指在农业生产中，使用化肥、农药、激素等产品，产生了秸秆、尸体、粪尿、病虫菌等分散污染源，引起水层、湖泊、河岸、海岸、大气等生态系统的污染。农业面源污染与有固定、可查究污染源的点源污染(如工业企业污染)相比，时空范围更广，不确定性更大，成分、过程更复杂，更难以控制。当前，使用剧毒农药、过量施撒化肥、随意丢弃不可降解农膜、露天焚烧秸秆、大型养殖场禽畜粪便甚至尸体不经过无害化处理就随意堆放、丢弃等落后的生产方式和非科学的经营管理理念，是造成农业面源污染的重要因素。
[0003]遥感一种非接触的、远距离的探测技术，一般通过传感器/遥感器对物体的电磁波的辐射、反射特性进行探测，对获取的反射、辐射或散射的电磁波信息进行提取、判定、加工处理、分析与应用。
[0004]随着遥感技术在监测领域的广泛使用，遥感技术应用到农业面源污染监测领域的需求越发强烈，所以目前亟需提供一种利用遥感技术实现的农业面源污染遥感监测与预警方法。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的缺乏利用遥感技术实现的农业面源污染遥感监测与预警方法的缺陷，本专利技术提供一种农业面源污染遥感监测与预警方法及系统，降低了农业面源污染遥感监测和预警的难度。
[0006]第一方面，一种农业面源污染遥感监测与预警方法，包括：
[0007]获取待监测农业区域的遥感数据；
[0008]采集待监测农业区域的地理数据；
[0009]针对地理数据获取待监测农业区域的安全标准；
[0010]将遥感数据与安全标准进行比对分析，以得到待监测农业区域的污染结果；
[0011]当污染结果落入预警条件时，进行预警。
[0012]进一步地，还包括：
[0013]获取待监测农业区域的污染物的入河排放速度；入河排放速度通过设置在排放水域的排放入口上的流速传感设备检测得到；
[0014]根据入河排放速度计算监测时间内污染物的排放量；
[0015]采集单位体积内的污染物为样本；
[0016]检测样本中单位污染参数；单位污染参数包括总氮单位含量、总磷单位含量、氨氮单位含量；
[0017]根据样本的单位污染参数计算排放量的污染参数；污染参数包括总氮含量、总磷
含量、氨氮含量；
[0018]分别计算污染参数与待监测农业区域的总氮安全排放含量、总磷安全排放含量和氨氮安全排放含量的差值，以得到河流污染量；
[0019]当河流污染量落入预警条件时，进行预警。
[0020]进一步地，预警条件包括：
[0021]任意一河流污染量大于第一设定值。
[0022]进一步地，遥感数据包括待监测农业区域内农作物的光谱信号；光谱信号由相机拍摄得到；
[0023]安全标准包括农作物不同生长阶段的氮素含量阈值；
[0024]将遥感数据与安全标准进行比对分析，以得到待监测农业区域的污染结果具体包括：
[0025]根据指数构建的氮素含量预测模型；指数包括第一农作物指数、第二农作物指数、第三农作物指数、第四农作物指数、第一绿度指数或第二绿度指数；其中，
[0026]第一农作物指数＝(P1
‑
P2)/(P1+P2)；
[0027]第二农作物指数＝(P1
‑
P3)/(P1+P3)；
[0028]第三农作物指数＝(P1
‑
P3
‑
P4)/(P1+P3+P4)；
[0029]第四农作物指数＝(P1
‑
P4
‑
P2)/(P1+P4+P2)；
[0030]第一绿度指数＝P1/P2；
[0031]第二绿度指数＝P2
‑
P3；
[0032]其中，P1为第一波段反射率，P2为第二波段反射率，P3为第三波段反射率，P4为第四波段反射率；
[0033]将遥感数据输入至氮素含量预测模型中，以得到农作物当前生长阶段的实时氮素含量；
[0034]计算实时氮素含量与对应生长阶段的氮素含量阈值的差值，以得到污染结果。
[0035]进一步地，污染结果大于第二设定值。
[0036]第二方面，一种农业面源污染遥感监测与预警系统，包括：
[0037]采集单元：用于获取待监测农业区域的遥感数据；采集待监测农业区域的地理数据；针对地理数据获取待监测农业区域的安全标准；
[0038]监测单元：用于将遥感数据与安全标准进行比对分析，以得到待监测农业区域的污染结果；
[0039]预警单元：用于当污染结果落入预警条件时，进行预警。
[0040]进一步地，还包括传感检测单元，用于：
[0041]获取待监测农业区域的污染物的入河排放速度；入河排放速度通过设置在排放水域的排放入口上的流速传感设备检测得到；
[0042]根据入河排放速度计算监测时间内污染物的排放量；
[0043]采集单位体积内的污染物为样本；
[0044]检测样本中单位污染参数；单位污染参数包括总氮单位含量、总磷单位含量、氨氮单位含量；
[0045]根据样本的单位污染参数计算排放量的污染参数；污染参数包括总氮含量、总磷
含量、氨氮含量；
[0046]分别计算污染参数与待监测农业区域的总氮安全排放含量、总磷安全排放含量和氨氮安全排放含量的差值，以得到河流污染量；
[0047]当河流污染量落入预警条件时，进行预警。
[0048]进一步地，预警条件包括：
[0049]任意一河流污染量大于第一设定值。
[0050]进一步地，遥感数据包括待监测农业区域内农作物的光谱信号；光谱信号由相机拍摄得到；
[0051]安全标准包括农作物不同生长阶段的氮素含量阈值；
[0052]监测单元具体包括：
[0053]根据指数构建的氮素含量预测模型；指数包括第一农作物指数、第二农作物指数、第三农作物指数、第四农作物指数、第一绿度指数或第二绿度指数；其中，
[0054]第一农作物指数＝(P1
‑
P2)/(P1+P2)；
[0055]第二农作物指数＝(P1
‑
P3)/(P1+P3)；
[0056]第三农作物指数＝(P1
‑
P3
‑
P4)/(P1+P3+P4)；
[0057]第四农作物指数＝(P1
‑
P4
‑
P2)/(P1+P4+P2)；
[0058]第一绿度指数＝P1/P2；
[0059]第二绿度指数＝P2
‑
P3；
[0060]其中，P1为第一波段反射率，P2为第二波段反射率，P3为第三波段反射率，P4为第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种农业面源污染遥感监测与预警方法，其特征在于，包括：获取待监测农业区域的遥感数据；采集所述待监测农业区域的地理数据；针对所述地理数据获取所述待监测农业区域的安全标准；将所述遥感数据与所述安全标准进行比对分析，以得到所述待监测农业区域的污染结果；当所述污染结果落入预警条件时，进行预警。2.根据权利要求1所述农业面源污染遥感监测与预警方法，其特征在于，还包括：获取待监测农业区域的污染物的入河排放速度；所述入河排放速度通过设置在排放水域的排放入口上的流速传感设备检测得到；根据所述入河排放速度计算监测时间内所述污染物的排放量；采集单位体积内的所述污染物为样本；检测所述样本中单位污染参数；所述单位污染参数包括总氮单位含量、总磷单位含量、氨氮单位含量；根据所述样本的单位污染参数计算所述排放量的污染参数；所述污染参数包括总氮含量、总磷含量、氨氮含量；分别计算所述污染参数与待监测农业区域的总氮安全排放含量、总磷安全排放含量和氨氮安全排放含量的差值，以得到河流污染量；当所述河流污染量落入所述预警条件时，进行预警。3.根据权利要求2所述农业面源污染遥感监测与预警方法，其特征在于，所述预警条件包括：任意一所述河流污染量大于第一设定值。4.根据权利要求1所述农业面源污染遥感监测与预警方法，其特征在于，所述遥感数据包括所述待监测农业区域内农作物的光谱信号；所述光谱信号由相机拍摄得到；所述安全标准包括农作物不同生长阶段的氮素含量阈值；所述将所述遥感数据与所述安全标准进行比对分析，以得到所述待监测农业区域的污染结果具体包括：根据指数构建的氮素含量预测模型；所述指数包括第一农作物指数、第二农作物指数、第三农作物指数、第四农作物指数、第一绿度指数或第二绿度指数；其中，第一农作物指数＝(P1
‑
P2)/(P1+P2)；第二农作物指数＝(P1
‑
P3)/(P1+P3)；第三农作物指数＝(P1
‑
P3
‑
P4)/(P1+P3+P4)；第四农作物指数＝(P1
‑
P4
‑
P2)/(P1+P4+P2)；第一绿度指数＝P1/P2；第二绿度指数＝P2
‑
P3；其中，P1为第一波段反射率，P2为第二波段反射率，P3为第三波段反射率，P4为第四波段反射率；将所述遥感数据输入至所述氮素含量预测模型中，以得到所述农作物当前生长阶段的
实时氮素含量；计算所述实时氮素含量与对应生长阶段的所述氮素含量阈值的差值，以得到所述污染结果。5.根据权利要求4所述农业面源污染遥感监测与预警方法，其特征在于，所述污染结果大于第二设定值。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：李志慧，吴锋，高星，吴献花，包广静，
申请(专利权)人：中国科学院地理科学与资源研究所，
类型：发明
国别省市：