水体健康状态评估方法、装置、电子设备及存储介质与流程

本发明涉及水体环境评估，尤其是涉及一种水体健康状态评估方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、目前针对水体健康状态评估的方法有水质指标评估、生物监测、土壤和沉积物分析以及水文监测等，这些方法或许在一些方面有所建树，但是在经济性、敏感性、实时性和可持续性等方面都要弱于基于水体透明度的方法。透明度(sdd)是水体重要的参数之一，与光学衰减系数、漫射衰减系数之间存在密切关系，能够反映水体中多种光学活性物质的浓度大小以及水体的清澈和浑浊程度，它是评估水体健康状态的综合性指标之一。传统透明度的测量方法是赛氏盘法，但由于这种测量方式只能进行单点测量，其受到的人为因素影响较大，又耗时费力，且受到一些历史因素的限制，无法获取早期的透明度实测数据，因此很难用于长时间序列的动态监测。遥感数据以其迅速、实时动态、大范围、低成本以及时序性等诸多优点，被广泛用于水体透明度的估算。

2、但是，在相关专利中，对于透明度的估算模式多是经验或半经验的方法，不能从机理上解释水体透明度的变化，而且水体透明度估算精度较低，导致无法准确地对水体健康状态进行监管和评估。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水体健康状态评估方法、装置、电子设备及存储介质，可以从机理上解释水体透明度的变化，还可以显著提高水体透明度的估算精度，从而准确地对水体健康状态进行监管和评估。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种水体健康状态评估方法，包括：

3、获取研究区域对应的多源数据集；其中，所述多源数据集包括第一遥感反射率、第二遥感反射率和固有光学量，所述第一遥感反射率是基于光谱辐射计测量的水体辐亮度计算得到的，所述第二遥感反射率是基于卫星遥感影像计算得到的；

4、基于所述固有光学量，确定多个水体类别和每个所述水体类别对应的透明度反演模型；以及，基于所述第一遥感反射率，确定所述研究区域包含的每个水体区域所属的所述水体类别；

5、根据每个所述水体区域所属的所述水体类别、所述水体类别对应的所述透明度反演模型和所述第二遥感反射率，确定每个所述水体区域的透明度反演结果；

6、基于所述透明度反演结果，针对空间维度和/或时间维度对每个所述水体区域的水体健康状态进行评估，得到每个所述水体区域对应的水体健康状态评估结果。

7、在一种实施方式中，基于所述固有光学量，确定多个水体类别和每个所述水体类别对应的透明度反演模型，包括：

8、基于透明度影响因素，从所述固有光学量中确定目标非色素颗粒物吸收系数和目标总颗粒物吸收系数；

9、根据所述目标非色素颗粒物吸收系数与所述目标总颗粒物吸收系数的比值，确定多个水体类别；其中，所述水体类别包括第一水体类别、第二水体类别和第三水体类别，所述第一水体类别为色素颗粒物影响的水体，所述第二水体类别为色素颗粒物和非色素颗粒物影像的水体，所述第三水体类别为非色素颗粒物影像的水体；

10、从所述第一遥感反射率中的蓝波段、绿波段、红波段和近红外波段中，分别确定每个所述水体类别对应的透明度反演波段组合；

11、基于每个所述水体类别对应的所述透明度反演波段组合，构造每个所述水体类别对应的透明度反演模型。

12、在一种实施方式中， 从所述第一遥感反射率中的蓝波段、绿波段、红波段和近红外波段中，分别确定每个所述水体类别对应的透明度反演波段组合；

13、对所述第一遥感反射率中的蓝波段、绿波段、红波段和近红外波段进行组合，以得到单波段、双波段组合、三波段组合、四波段组合；

14、对所述单波段、所述双波段组合、所述三波段组合和所述四波段组合与透明度分别进行相关性分析，并基于相关性分析结果从所述单波段、所述双波段组合、所述三波段组合和所述四波段组合中，确定每个所述水体类别对应的透明度反演波段组合。

15、在一种实施方式中，基于所述第一遥感反射率，确定所述研究区域包含的每个水体区域所属的所述水体类别，包括：

16、基于所述第一水体类别在遥感反射光谱上的反射谷确定第一特征点，以及基于所述第三水体类别在所述遥感反射光谱上的峰值确定第二特征点；

17、对于所述研究区域包含的每个水体区域，确定该水体区域内的像元点在所述第一特征点处对应的所述第一遥感反射率，以及在所述第二特征点处对应的所述第一遥感反射率；

18、基于所述像元点在所述第一特征点处对应的所述第一遥感反射率，以及在所述第二特征点处对应的所述第一遥感反射率，确定所述像元点对应的分类值；

19、如果所述分类值小于第一预设值，则确定所述像元点属于所述第一水体类别；或者，如果所述分类值大于或等于所述第一预设值，且小于或等于第二预设值，则确定所述像元点属于所述第二水体类别；或者，如果所述分类值大于所述第二预设值，则确定所述像元点属于所述第三水体类别。

20、在一种实施方式中，根据每个所述水体区域所属的所述水体类别、所述水体类别对应的所述透明度反演模型和所述第二遥感反射率，确定每个所述水体区域的透明度反演结果，包括：

21、利用水体提取指数、归一化植被指数和增强植被指数，对所述第二遥感反射率进行处理，以得到每个所述水体区域对应的水体掩膜文件；

22、对于每个所述水体区域，根据该水体区域对应的所述水体掩膜文件确定该水体区域包含的水体像元点；

23、根据每个所述水体像元点所属的所述水体类别，确定每个所述水体像元点对应的所述透明度反演模型，

24、利用每个所述水体像元点对应的所述透明度反演模型，反演每个所述水体像元点对应的透明度反演值；

25、基于该水体区域内每个所述水体像元点对应的所述透明度反演值，确定该水体区域的透明度反演结果。

26、在一种实施方式中，基于所述透明度反演结果，针对空间维度对每个所述水体区域的水体健康状态进行评估，得到每个所述水体区域对应的水体健康状态评估结果，包括：

27、对每个所述水体区域内包含的无效像元点进行剔除，得到每个所述水体区域内包含的有效像元点；

28、从每个所述水体区域的所述透明度反演结果中确定标准阈值；

29、对于每个所述水体区域，确定该水体区域内包含的所述有效像元点的第一像元点数量，以及确定所述水体区域内包含的所述有效像元点中，透明度反演值大于所述标准阈值的所述有效像元点的第二像元点数量；

30、如果所述第二像元点数量与所述第一像元点数量的比值大于与或等于空间健康阈值，则确定该水体区域在空间维度下对应的第一水体健康状态评估结果为达到健康水平。

31、在一种实施方式中，基于所述透明度反演结果，针对时间维度对每个所述水体区域的水体健康状态进行评估，得到每个所述水体区域对应的水体健康状态评估结果，包括：

32、按照预设时间间隔划分多个年份分组；

33、对于每个所述年份分组，基于该年份分组内所述水体区域在空间维度下对应的每个第一水体健康状态评估结果，确定所述水体区域在该年份分组中的目标水体健康状态评估结果；

34、如果所述目标水体健康状态评估结果为达到健康水平的所述年份分组的分组数量，与总分组数量之间的比值大于时间健康阈值，则该水体区域在时间维度下对应的第二水体健康状态评估结果为达到健康水平。

35、第二方面，本发明实施例还提供一种水体健康状态评估装置，包括：

36、数据获取模块，用于获取研究区域对应的多源数据集；其中，所述多源数据集包括第一遥感反射率、第二遥感反射率和固有光学量，所述第一遥感反射率是基于光谱辐射计测量的水体辐亮度计算得到的，所述第二遥感反射率是基于卫星遥感影像计算得到的；

37、类别确定模块，用于基于所述固有光学量，确定多个水体类别和每个所述水体类别对应的透明度反演模型；以及，基于所述第一遥感反射率，确定所述研究区域包含的每个水体区域所属的所述水体类别；

38、透明度反演模块，用于根据每个所述水体区域所属的所述水体类别、所述水体类别对应的所述透明度反演模型和所述第二遥感反射率，确定每个所述水体区域的透明度反演结果；

39、健康评估模块，用于基于所述透明度反演结果，针对空间维度和/或时间维度对每个所述水体区域的水体健康状态进行评估，得到每个所述水体区域对应的水体健康状态评估结果。

40、第三方面，本发明实施例还提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机可执行指令，所述处理器执行所述计算机可执行指令以实现第一方面提供的任一项所述的方法。

41、第四方面，本发明实施例还提供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可执行指令，所述计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，计算机可执行指令促使处理器实现第一方面提供的任一项所述的方法。

42、本发明实施例提供的一种水体健康状态评估方法、装置、电子设备及存储介质，首先获取研究区域对应的第一遥感反射率、第二遥感反射率和固有光学量等多源数据集，第一遥感反射率是基于光谱辐射计测量的水体辐亮度计算得到的，第二遥感反射率是基于卫星遥感影像计算得到的；然后基于固有光学量，确定多个水体类别和每个水体类别对应的透明度反演模型；以及，基于第一遥感反射率，确定研究区域包含的每个水体区域所属的水体类别；进一步根据每个水体区域所属的水体类别、水体类别对应的透明度反演模型和第二遥感反射率，确定每个水体区域的透明度反演结果；最后基于透明度反演结果，针对空间维度和/或时间维度对每个水体区域的水体健康状态进行评估，得到每个水体区域对应的水体健康状态评估结果。上述方法从影响水体透明度的固有光学量着手，对水体类别进行划分并确定每个水体类别对应的透明度反演模型，改进了透明度反演模型的估算精度，进而基于精度较高的透明度反演结果对每个水体区域对应的水体健康状态进行监管和评估，得到准确度较高的水体健康状态评估结果。

43、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

44、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。