一种基于热红外高光谱遥感的地热区域判定系统及方法与流程

本发明属于遥感识别领域，特别是涉及一种基于热红外高光谱遥感的地热区域判定系统及方法。

背景技术：

1、地热资源，是指在当前经济技术条件下，地壳可供开发利用的地热能、地热流体及其有用组分，是一种清洁能源。与煤炭、石油和天然气等传统的化石能源相比，地热能源具备数量巨大、可再生和不污染环境三大要素和清洁、环保、就地取用等优势，但地热资源的勘探开发具有高投入、高风险等特点。

2、高光谱遥感近年来成为国内外遥感研究的热点之一，高光谱遥感具有不同于传统遥感的新特点，主要表现为波段多，可以为每个像元提供几十、数百甚至上千个波段；光谱范围窄，波段范围一般小于10nm；波段连续，有些传感器可以在350～2500nm的太阳光谱范围内提供几乎连续的地物光谱；数据量大，随着波段数的增加，数据量成指数增加；信息冗余增加，由于相邻波段高度相关，冗余信息也相对增加。

3、因此，一些针对传统遥感数据的图像处理算法和技术，如特征选择与提取、图像分类等技术面临挑战。如用于特征提取的主分量分析方法，用于分类的最大似然法、ndvi算法等等，无法简单地直接应用于高光谱数据。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于热红外高光谱遥感的地热区域判定系统及方法，以解决上述现有技术存在的问题。

2、一方面为实现上述目的，本发明提供了一种基于热红外高光谱遥感的地热区域判定系统，包括区域检测模块、光谱数据采集模块、光谱数据处理模块、分析判断模块、温度校准模块；

3、所述区域检测模块用于搭载高光谱传感器进行区域检测；

4、所述光谱数据采集模块用于获取所述高光谱传感器的高光谱热红外数据；

5、所述光谱数据处理模块用于对所述光谱热红外数据进行预处理；

6、所述分析判断模块用于根据预处理后的所述光谱热红外数据，采用普朗克定律识别地热区域以及所述地热区域的范围；

7、所述温度校准模块用于对所述地热区域进行核验校正。

8、可选地，所述光谱数据采集模块采集所述高光谱热红外数据的同时，采用红外辐射点温计对所述检测区域进行同步温度测量，将测量温度作为所述高光谱热红外数据的校验数据。

9、可选地，所述光谱数据处理模块对所述高光谱热红外数据进行噪声统计，并删除条形噪声大、信噪比低、地物辐射亮度差异小的波段，并对所述高光谱热红外数据进行光谱重建，将所述高光谱热红外数据转换为地表反射光谱信号，消除大气影响。

10、可选地，所述分析判断模块获取转换后的地表反射光谱信号的频率值，根据普朗克定律获取所述频率值对应的辐射值，根据所述辐射值计算每段频率值多对应的温度值，根据所述温度值对地热区域进行识别；

11、所述分析判断模块根据所述温度值构建所述检测区域的温度分布图，并设置温度差阈值，获取所述温度分布图中超出所述温度差阈值的相邻区域，并将所述相邻区域的边界作为所述地热区域的范围。

12、可选地，所述温度校准模块获取所述红外辐射点温计的测量温度，并采用线性回归算法获取所述测量温度与所述分析判断模块的计算温度的误差值，并根据所述误差值对所述地热区域进行校正。

13、另一方面为实现上述目的，本发明提供了一种基于热红外高光谱遥感的地热区域判定方法，包括以下步骤：

14、在检测区域中设置高光谱传感器，获取所述高光谱传感器的高光谱热红外数据；

15、对所述高光谱热红外数据进行预处理；

16、基于预处理后的所述高光谱热红外数据，采用普朗克定律识别地热区域以及所述地热区域的范围；

17、基于线性回归算法对所述地热区域进行核验校正。

18、可选地，获取所述高光谱传感器的高光谱热红外数据的同时，采用红外辐射点温计对所述检测区域进行同步温度测量，将测量温度作为所述高光谱热红外数据的校验数据。

19、可选地，对所述高光谱热红外数据进行预处理的过程包括：

20、对所述高光谱热红外数据进行噪声统计，删除条形噪声大、信噪比低、地物辐射亮度差异小的波段，并对所述高光谱热红外数据进行光谱重建，将所述高光谱热红外数据转换为地表反射光谱信号，消除大气影响。

21、可选地，采用普朗克定律识别地热区域以及所述地热区域的范围的过程包括：

22、获取转换后的地表反射光谱信号的频率值，基于普朗克定律获取所述频率值对应的辐射值，并根据所述辐射值计算每段频率值多对应的温度值，根据所述温度值对地热区域进行识别；

23、基于所述温度值构建所述检测区域的温度分布图，并设置温度差阈值，获取所述温度分布图中超出所述温度差阈值的相邻区域，并将所述相邻区域的边界作为所述地热区域的范围。

24、可选地，基于线性回归算法对所述地热区域进行核验校正的过程包括：

25、获取红外辐射点温计的测量温度，基于线性回归算法获取所述测量温度与计算温度的误差值，并根据所述误差值对所述地热区域进行校正。

26、本发明的技术效果为：

27、本发明通过采用高光谱传感器判定地热区域，通过对传感器高光谱数据的噪声消除、光谱重建使得诸多分析方法可适用于高光谱数据，并根据普朗克定律计算光谱频率对应的温度值，同时采用实测数据对计算数据进行校正，进一步提高了地热区域识别的准确性。

技术特征：

1.一种基于热红外高光谱遥感的地热区域判定系统，其特征在于，包括区域检测模块、光谱数据采集模块、光谱数据处理模块、分析判断模块、温度校准模块；

2.根据权利要求1所述的基于热红外高光谱遥感的地热区域判定系统，其特征在于，所述光谱数据采集模块采集所述高光谱热红外数据的同时，采用红外辐射点温计对所述检测区域进行同步温度测量，将测量温度作为所述高光谱热红外数据的校验数据。

3.根据权利要求1所述的基于热红外高光谱遥感的地热区域判定系统，其特征在于，所述光谱数据处理模块对所述高光谱热红外数据进行噪声统计，并删除条形噪声大、信噪比低、辐射值差异小的波段，并对所述高光谱热红外数据进行光谱重建，将所述高光谱热红外数据转换为地表反射光谱信号，消除大气影响。

4.根据权利要求1所述的基于热红外高光谱遥感的地热区域判定系统，其特征在于，所述分析判断模块获取转换后的地表反射光谱信号的频率值，根据普朗克定律获取所述频率值对应的辐射值，根据所述辐射值计算每段频率值多对应的温度值，根据所述温度值对地热区域进行识别；

5.根据权利要求1所述的基于热红外高光谱遥感的地热区域判定系统，其特征在于，所述温度校准模块获取所述红外辐射点温计的测量温度，并采用线性回归算法获取所述测量温度与所述分析判断模块的计算温度的误差值，并根据所述误差值对所述地热区域进行校正。

6.一种基于热红外高光谱遥感的地热区域判定方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的基于热红外高光谱遥感的地热区域判定方法，其特征在于，获取所述高光谱传感器的高光谱热红外数据的同时，采用红外辐射点温计对所述检测区域进行同步温度测量，将测量温度作为所述高光谱热红外数据的校验数据。

8.根据权利要求6所述的基于热红外高光谱遥感的地热区域判定方法，其特征在于，对所述高光谱热红外数据进行预处理的过程包括：

9.根据权利要求6所述的基于热红外高光谱遥感的地热区域判定方法，其特征在于，采用普朗克定律识别地热区域以及所述地热区域的范围的过程包括：

10.根据权利要求6所述的基于热红外高光谱遥感的地热区域判定方法，其特征在于，基于线性回归算法对所述地热区域进行核验校正的过程包括：

技术总结
本发明公开了一种基于热红外高光谱遥感的地热区域判定系统及方法，判定系统包括区域检测模块，用于搭载高光谱传感器进行区域检测；光谱数据采集模块，用于获取高光谱传感器的高光谱热红外数据；光谱数据处理模块，用于对光谱热红外数据进行预处理；分析判断模块，用于根据预处理后的光谱热红外数据，采用普朗克定律识别地热区域以及地热区域的范围；温度校准模块，用于对地热区域进行核验校正。本发明通过采用高光谱传感器判定地热区域，通过对传感器高光谱数据的噪声消除、光谱重建使得诸多分析方法可适用于高光谱数据，并根据普朗克定律计算光谱频率对应的温度值，同时采用实测数据对计算数据进行校正，进一步提高了地热区域识别的准确性。

技术研发人员：边宇,杨永鹏,郭雅,李萌,鞠星,金鼎坚,陈洁,唐浩,贺鑫
受保护的技术使用者：中国自然资源航空物探遥感中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12