基于Sentinel-2影像的水体提取和水质反演技术研究

来源 :湖南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gdmkhx
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
全文阅读
流域水环境状况与人类生活和社会发展密切相关,其优劣直接关系到人类的生存和发展。二十一世纪以来,随着我国经济发展水平日益提高,人们对水环境保护问题愈加重视。水质监测是水环境保护的前提与基础,其需求愈发迫切。然而,传统的水质监测手段成本高、耗时长,监测范围有限,无法满足对大范围水域全面监测的需求。近年来,遥感对地观测的空间和光谱分辨率都有了大幅提升,此外,机器学习理论方法为水质遥感监测中遥感图像解译问题提供了技术支撑,遥感监测成为大范围水体信息动态监测的重要手段。本文以湘江长沙段为研究区域,在分析目前水体提取和水质反演的相关研究工作的基础上,提出了水体指数先验知识引导的水体提取方法和融合多特征波段的水质参数反演方法,具体研究内容如下:1)针对水体指数模型难以有效提取复杂地域水体信息和有监督方法提取精度过于依赖人工标注的问题,本文基于Sentinel-2影像,提出了一种水体指数先验知识引导的水体提取方法。首先,根据多种水体指数模型提取水体特征。然后,对水体特征进行融合,得到预分类概率图。最后,选择高置信度的样本作为标签输入U型编解码网络进行学习,提取出湘江长沙段水域。实验表明,该方法的水体提取精度优于其它无监督提取方法和传统有监督提取方法。2)针对现有的水质监测手段无法全面反映湘江长沙段水环境状况的问题,本文基于Sentinel-2影像,提出了一种融合多特征波段的水质参数反演方法。首先,构建多种波段组合模型,并计算其与水质参数的相关性,根据相关性分析结果选取多种特征波段。然后,融合相关性强的特征波段并将其输入到多种机器学习回归模型中训练。最后,综合精度评价指标,自适应选取水质参数的最佳回归模型并在Sentinel-2影像上进行反演。实验结果表明,该方法能够有效实现湘江长沙段水域的大范围水质监测。3)针对水质遥感监测的实际应用需求,本文设计并实现了湘江长沙段水质遥感监测软件。在Python3.6环境下,基于Py Qt5.10和Qt Designer工具设计了软件前端界面。基于Python3.6和Matlab r2016b实现了软件后端业务水体提取和水质参数反演功能。通过在Sentinel-2影像上的应用测试了该软件的功能,测试结果表明该软件可以有效地实现水质遥感监测。
其他文献
癌症是当今世界上导致人类死亡的主要原因之一,作为一种恶性疾病,其临床阶段直接决定患者的预后,一般早期患者能获得较高的生存率和预后生存质量。然而,目前传统肿瘤诊断方法依旧更偏向于患者出现肿瘤病变或临床症状之后的诊断,往往此时癌症已经恶化至中期甚至晚期,降低了患者治愈的可能性。因此,开发精确有效的肿瘤诊断策略,对提供肿瘤发展相关信息,提高患者的生存率具有重要意义。本文基于ZIF-8纳米复合材料和功能化
纳米天线能够在其工作波段基于表面等离激元效应对光场和电磁场进行聚焦和调制,其中具有金属纳米间隙的光学纳米天线能够在其间隙处产生极大的场增强效果,在化学生物传感、表面增强光谱学、分子探测等领域都有广泛的应用,其中最为典型的就是表面增强光谱学领域中的拉曼光谱增强应用。相比衬底上的表面等离激元纳米间隙,通过少量纳米结构支撑的表面等离激元悬空结构拥有更好的局部等离激元共振的品质因子,能够获得更好的电磁场增
在汽车轻量化的发展驱动下,铝合金等轻质材料在车身上的应用占比不断增大。然而,涉及汽车安全的结构部件仍以钢材为主,以保持整体刚度。对于铝/钢异种材料结构的连接需求,传统点焊、熔焊等技术稳定性差、自动化水平低且废品率高。此外,常规自冲铆接、无铆钉铆接、螺接等机械连接技术可以解决铝/钢的可靠连接问题,但均需要双面操作,难以完成封闭狭小空间下的装配。根据上述问题,本文旨在探究一种基于电磁驱动的新型高速射钉
随着智能手机功能的日益丰富以及人们消费能力的提高,智能手机逐渐成为人们生活中不可或缺的一部分。手机外壳作为手机重要的组成部分之一其外观质量严重影响着消费者对手机品质的判断。由于手机外壳生产步骤繁多,生产过程中易在表面产生缺陷,因此需在生产环节中加入缺陷检测步骤,保证产品质量。目前,手机外壳生产制造过程中的检测方法主要为基于人工的目检方式,其不仅存在着成本高、误检率高、检测标准不统一等问题,而且检测
机器人是实现生产自动化必不可少的智能装备之一,随着应用范围和使用数量不断扩大,机器人控制软件的异构性成为开发机器人应用的难题。机器人中间件在功能上能够解决数据孤岛问题,还可保证机器人应用软件能够实时地、可靠地获取机器人的状态数据。为了能够满足上述需求,本文基于以数据为中心的发布/订阅通信模型的数据分发服务(Data Distribution Service,DDS)规范,研究设计了一套基于DDS的
振动在生活中非常常见,在各种领域都会见到各种各样的振动。当人们在进行结构或者材料设计的时候,必须要考虑结构的振动特性,不然在使用过程中,难免会出现因振动而产生的损坏。因此我们需要对结构进行振动测试,以了解结构的振动特性。振动测试方法按接触形式可以分为接触式以及非接触式方法,其中数字图像相关(DIC)方法因为有着非接触以及全场测量的特性,近来开始广泛的被研究关注。但是在使用数字图像相关方法的时候,难
近年来,有机自由基与超分子化学的结合促进了超分子自由基化学研究领域的蓬勃发展,超分子自由基化合物的磁学、光化学以及其他优异的性能吸引了理论和合成化学家的研究兴趣。然而,目前对超分子自由基体系的研究仍然是有限且不成熟的,特别是基于超分子配位自由基体系的研究比较少见。由于有机自由基本身的不稳定和缺乏合适的配位方法,自由基-金属笼等超分子配位化合物的构建仍然是一项巨大的挑战。基于此,本文通过配位自组装的
CRISPR/Cas是古生菌和细菌中的一种基于RNA引导的获得性免疫系统,能够赋予古生菌和细菌抵抗噬菌体入侵的能力。CRISPR/Cas系统能够对靶标DNA进行特定位点的识别与切割,因而广泛应用于基因编辑领域,为疾病治疗提供了一种极具潜力的发展方向。Cas12a(Cpf1)属于V型CRISPR/Cas系统,能够在单条RNA的引导下对特定序列的双链DNA进行识别与切割。随着相关研究的开展,Cas12
交通目标检测是智能驾驶领域以及智能交通系统中不可或缺的技术,高可靠性的交通目标检测可以为智慧交通和无人驾驶提供实时、可靠和准确的信息。但在复杂的交通环境中,目标识别在识别精度和鲁棒性方面表现的差强人意,加之交通系统作为一个安全性至上的系统关系到使用者的生命财产安全,对识别精度和鲁棒性的要求也更加严苛。因此,以实际应用为目标研究实时性好、准确性高、可扩展性强的目标识别系统很有必要。围绕实际问题,论文
基于已知地图的精确定位是移动机器人执行智能任务的前提。传统基于视觉的定位方法利用图像匹配技术快速识别机器人的全局位置,然而容易受光照、气候、低纹理影响,定位精度和鲁棒性受限。三维激光雷达可以获得精确的环境三维结构点云,对光照等变化天然鲁棒,然而由于环境结构的相似性,进行大范围全局定位时易感知混淆,需要一个良好的初始位姿来实现精确定位。由此,本文提出一种结合双目视觉相机和三维激光雷达的移动机器人定位