一种基于高分遥感影像的纳污坑塘遥感监测方法与流程

本发明涉及卫星遥感影像监测，更具体的说是涉及一种基于高分遥感影像的纳污坑塘遥感监测方法。

背景技术：

1、坑塘是指没有地面入水口，依靠天然地下水源、自然降雨或人工的方式集水的相对封闭的生态系统。无论是自然产生的还是人工产生的水体，通常都比湖泊和水库更小、更浅。坑塘生态环境健康状况具有重要意义，能够起到调节水源、防洪抗旱、美化环境的作用。然而随着农村地区生产、生活方式的改变，居民点周边的坑塘成了垃圾填埋场，直接将生活垃圾倾倒到坑塘中，使坑塘周边环境变差，水体内部细菌滋生，损害坑塘的生态功能，对水体生物以及人类健康产生危害。为了改善农村人居环境对纳污坑塘进行整治，需要对纳污坑塘的空间位置进行快速、精准的定位，为环境管理部门提供精准的数据，为开展农村生态环境综合整治提供支撑。

2、近几年国家逐步加强农村生态环境治理改善工作，农村生活垃圾治理工作稳步推进，但目前仍然存在垃圾围填坑塘的现象，形成了一定数量的纳污坑塘。

3、依靠人工地面排查纳污坑塘的位置分布有一定局限性，单纯地依靠人工现场调查需要消耗大量的人力、物力和时间而且难以调查全面。

4、随着遥感技术发展，遥感反演监测水体中叶绿素、悬浮物及透明度等水质参数，无法有效监测坑塘周边垃圾围填等环境污染问题，同时无法监测无水坑塘的环境污染状况。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种基于高分遥感影像的纳污坑塘遥感监测方法，可解决上述无法有效监测垃圾围填坑塘环境污染问题，可实现准确识别坑塘范围内生活垃圾堆放情况，可以全面、客观的获取纳污坑塘的空间分布。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供一种基于高分遥感影像的纳污坑塘遥感监测方法，包括以下步骤：

4、s1、获取监测区域的卫星遥感影像；

5、s2、对所述卫星遥感影像进行预处理；

6、s3、利用预处理后的卫星遥感影像的多光谱数据计算归一化水体指数，提取河流、湖泊及坑塘的水体范围矢量信息；

7、s4、基于提取的河流、湖泊及坑塘的水体范围矢量信息，筛选并删除河流及超过面积阈值的湖泊水体边界，初步获得有水坑塘监测范围；

8、s5、对预处理后的卫星遥感影像，获取通过人工目视解译无水坑塘边界，获得无水坑塘监测范围本底数据；

9、s6、基于有水坑塘监测范围或无水坑塘监测范围本底数据，向外侧构建预设距离的缓冲区，获取纳污坑塘遥感识别监测的范围；

10、s7、利用所述纳污坑塘遥感识别监测的范围裁剪预处理后的卫星遥感影像，获得纳污坑塘监测范围影像；

11、s8、根据生活垃圾的光谱特征及卫星遥感影像像元蓝波段辐亮度值构建垃圾识别指数gbi，当gbi大于预设阈值或在预设范围内时，完成疑似垃圾点位信息的确认。

12、在一个实施例中，还包括：

13、s9、获取通过利用人工目视解译方法对疑似垃圾点位信息进行核查的结果，去除干扰信息，当还存在垃圾围填或堆放的坑塘即为纳污坑塘。

14、在一个实施例中，所述步骤s1具体包括：

15、通过陆地观测卫星数据服务平台，获取监测区域非结冰期高分卫星遥感影像。

16、在一个实施例中，所述步骤s2中预处理包括：辐射校正、几何校正和图像融合。

17、在一个实施例中，所述步骤s3包括：

18、利用预处理后的卫星遥感影像的多光谱数据计算归一化水体指数ndwi：

19、ndwi＝(rrs(g)-rrs(nir))/(rrs(g)+rrs(nir))   （1）

20、式中，rrs(g)、rrs(nir)分别为高分影像的绿和近红外波段的遥感反射率；

21、根据所述归一化水体指数ndwi提取的水体范围栅格数据转为水体范围矢量数据。

22、在一个实施例中，所述步骤s8包括：

23、根据生活垃圾的光谱特征及遥感影像像元蓝波段辐亮度值构建垃圾识别指数gbi：

24、                  （2）

25、为卫星遥感影像第i个像元蓝波段辐亮度值；n为卫星遥感影像的像元数量；

26、当gbi大于预设阈值或在预设范围内时，完成疑似垃圾点位信息的确认；所述预设阈值、预设范围与为不同季节及植被生长周期特点相关。

27、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于高分遥感影像的纳污坑塘遥感监测方法，可以大范围、短周期实现坑塘环境的快速监测；与传统方法相比，通过本发明监测纳污坑塘有效解决了传统地面排查技术手段的不全面、费时费力的弊端，降低了监测成本，提高了监测效率，可以实现对纳污坑塘的全面、高效、动态化监管；为基于传统水质遥感反演技术开展水生态环境监测工作提供了方法上的补充与扩展。

技术特征：

1.一种基于高分遥感影像的纳污坑塘遥感监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于高分遥感影像的纳污坑塘遥感监测方法，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求1所述的一种基于高分遥感影像的纳污坑塘遥感监测方法，其特征在于，所述步骤s1具体包括：

4.根据权利要求1所述的一种基于高分遥感影像的纳污坑塘遥感监测方法，其特征在于，所述步骤s2中预处理包括：辐射校正、几何校正和图像融合。

5.根据权利要求1所述的一种基于高分遥感影像的纳污坑塘遥感监测方法，其特征在于，所述步骤s3包括：

6.根据权利要求1所述的一种基于高分遥感影像的纳污坑塘遥感监测方法，其特征在于，所述步骤s8包括：

技术总结
本发明公开了一种基于高分遥感影像的纳污坑塘遥感监测方法，包括：获取监测区域的高分卫星遥感影像进行预处理；利用多光谱融合影像计算归一化水体指数，提取河流、湖泊及坑塘水体边界信息；剔除河流及超过面积阈值以上湖泊水域，最终获得坑塘水域边界；基于预处理遥感影像以目视解译方法将无水坑塘边界进行补充；以最终坑塘边界为基准，向外侧构建缓冲区，将缓冲区作为纳污坑塘监测区域，对高分影像进行裁剪，获取监测区影像数据；根据垃圾的遥感影像辐亮度值，构建垃圾识别指数GBI。利用垃圾样本数据确定阈值，完成疑似垃圾点位信息的确认。该方法降低了监测成本，提高了监测效率，可以实现对纳污坑塘的全面、高效、动态化监管。

技术研发人员：孟斌,张建辉,李利军,王雪蕾,周亚明,王玉,韩雪蓉,付丽,杨志海,王楠,杨红艳,陈华杰
受保护的技术使用者：生态环境部卫星环境应用中心
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10