CN111274938A - 一种面向Web的高分遥感河流水质动态监测方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水环境监测技术领域，具体涉及一种面向Web的高分遥感河流水质动态监测方法与系统。方法包括以下步骤：S1、获取需要对比的两期高分遥感河流水质反演结果图像；S2、将两期高分遥感河流水质反演结果图像进行差异计算处理，获得两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像；S3、将两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像在Web后端进行发布；S4、对发布的两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像进行切片处理。本发明可以采用对不同时期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像进行自动生成、自动发布和自动切片的一体化的方法和创新思路，对于自定义开发面向Web的水质信息空间分析功能有着低成本、高效率的特点。

Description

一种面向Web的高分遥感河流水质动态监测方法与系统

技术领域

本发明涉及水环境监测技术领域，具体涉及一种面向Web的高分遥感河流水质动态监测方法与系统。

背景技术

在地理信息系统领域，空间分析是核心功能，其主要包括缓冲区分析、路径规划、空间查询、空间计算等，通常需要借助第三方GIS服务器，常用的GIS服务器有ArcGISServer、GeoServer等。

ArcGISServer有强大的空间分析功能，使用ArcGIS中的模型构建器可创建或修改模型构建器中的地理处理模型，对空间分析和数据管理流程进行自动化处理并记录，通过ArcGISServer发布模型。ArcGISServer能进行强大的WebGIS系统开发和分布式GIS系统的开发，功能强大，相对于开源的GIS服务器，其访问速度更快，但这要求客户端有较高的计算能力，且ArcGIS属于非开源软件，使用成本高，操作比较复杂，不易上手。

GeoServer允许用户对特征数据(包括矢量数据和栅格数据)进行更新、删除及插入操作，支持WMTS、WCS、WFS及WMS服务，方便用户发布地图数据并共享空间地理信息。GeoServer是一种轻量级的GIS服务器，其自带的功能满足大多数Web地图应用开发，且与OpenLayers集成较好。但GeoServer是一种开源GIS服务器，对数据的前期处理需借助第三方软件(如Udig)，其空间分析功能较弱，使用灵活性不高。

因此，针对河流水质动态监测的现实需求，需要创新设计并实现面向高分遥感河流水质动态监测的自动空间分析方法和功能。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种面向Web的高分遥感河流水质动态监测方法与系统，其应用时，采用对不同时期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像进行自动生成、自动发布和自动切片的一体化的方法和创新思路，对于自定义开发面向Web的水质信息空间分析功能有着低成本、高效率的特点。

本发明所采用的技术方案为：

一种面向Web的高分遥感河流水质动态监测方法，包括以下步骤：

S1、获取需要对比的两期高分遥感河流水质反演结果图像；

S2、将两期高分遥感河流水质反演结果图像进行差异计算处理，获得两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像；

S3、将两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像在Web后端进行发布；

S4、对发布的两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像进行切片处理。

作为上述技术方案的优选，在步骤S1中，两期高分遥感河流水质反演结果图像通过对高分遥感数据进行处理获得，处理过程包括辐射定标、大气校正、正射校正、图像配准、图像融合、图像拼接、图像裁剪和水体提取。

作为上述技术方案的优选，将提取后的水体遥感数据依据水体影像不同波段组合，反演出单波段各水质指标浓度，由各水质指标浓度反演结果分别计算出其各自的营养状态指数，并计算出综合营养状态指数，最后将各水质指标浓度反演结果、各营养状态指数和综合营养状态指数导出为包含浓度信息的栅格图像数据。

作为上述技术方案的优选，在步骤S2中，将两期高分遥感河流水质反演结果图像进行差异计算处理的具体步骤包括：读取两期高分遥感河流水质反演结果图像，对两期高分遥感河流水质反演结果图像进行栅格计算、线性变换和栅格分类处理。

作为上述技术方案的优选，所述栅格计算包括获取两期高分遥感河流水质反演结果图像的DN值，并对DN值进行求差计算的处理过程，所述线性变换包括将两期高分遥感河流水质反演结果图像的DN值按照设定比例进行线性数据变化的处理过程，所述栅格分类包括按照设定的分类规则对线性变换后的图像进行分类、着色的过程。

作为上述技术方案的优选，在步骤S3中，将两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像在Web后端进行发布的具体步骤包括：

S31、读取两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像，获得两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像的属性信息；

S32、根据两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像的属性信息生成相应配置信息文件；

S33、采用Rest服务根据配置信息文件将两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像发送至对应的服务器保存，并将服务器保存的两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像发送至对应Web后端进行展示。

作为上述技术方案的优选，在步骤S4中，对发布的两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像进行切片的具体步骤包括：采用自动化测试工具选定两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像，通过自动化测试工具的栅格切片程序自动进行两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像的切片处理。

一种面向Web的高分遥感河流水质动态监测系统，包括遥感数据采集端、图像处理端、服务器和Web后端，所述遥感数据采集端用于采集河流水质的监测遥感数据；所述图像处理端用于根据遥感数据采集端采集的遥感数据生成高分遥感河流水质反演结果图像，并对两期高分遥感河流水质反演结果图像进行差异计算处理，获得两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像；所述服务器用于保存两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像；所述Web后端用于发布展示两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像。

作为上述技术方案的优选，还包括用户端，用户端设置自动化测试工具，用于通过代理验证，驱动浏览器打开Web页面对两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像进行自动切片。

本发明的有益效果为：

本发明在进行不同时期河流水质对比分析时，只需点击按钮即可实现，无需借助空间分析模块的辅助，此外，浏览展示效果流畅、清晰易懂，整个操作过程可由非专业领域人员完成。本发明无需手动创建高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像生成、发布、切片等空间分析服务，操作上更加简单，易上手。本发明提供了一种新型高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像自动生成、自动发布、自动切片的空间分析功能新技术方法，基于该发明可以扩展更多自定义空间分析模块开发，易于理解。本发明无需复杂的专业知识，无需构造复杂的空间分析模块。原理简单，处理过程快速高效，使空间分析的展示系统更加高效、成本低、操作简单。本发明充分考虑了Web展示系统与后台空间分析功能模块的封装，将前端展示与空间分析功能模块巧妙结合，相比单纯地使用GIS服务器提供的地图服务更加灵活、可扩展性更强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的方法步骤示意图；

图2为两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像生成流程示意图；

图3为两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像发布流程示意图；

图4为两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像切片流程示意图；

图5为实施例2中系统的部分运作流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。

应当理解，术语第一、第二等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。尽管本文可以使用术语第一、第二等等来描述各种单元，这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元,并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。

应当理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

应当理解，在本发明的描述中，术语“上”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系，是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

应当理解，当将单元称作与另一个单元“连接”、“相连”或“耦合”时，它可以与另一个单元直相连接或耦合，或中间单元可以存在。相対地，当将单元称作与另一个单元“直接相连”或“直接耦合”时，不存在中间单元。应当以类似方式来解释用于描述单元之间的关系的其他单词(例如，“在……之间”对“直接在……之间”,“相邻”对“直接相邻”等等)。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并且不意在限制本发明的示例实施例。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”意在包括复数形式，除非上下文明确指示相反意思。还应当理解术语“包括”、“包括了”、“包含”、和/或“包含了”当在本文中使用时,指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性,并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。

还应当注意到在一些备选实施例中，所出现的功能/动作可能与附图出现的顺序不同。例如,取决于于所涉及的功能/动作,实际上可以实质上并发地执行,或者有时可以以相反的顺序来执行连续示出的两个图。

在下面的描述中提供了特定的细节,以便于对示例实施例的完全理解。然而,本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实施例中，可以不以非必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。

实施例1：

本实施例提供一种面向Web的高分遥感河流水质动态监测方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1、获取需要对比的两期高分遥感河流水质反演结果图像；

S2、将两期高分遥感河流水质反演结果图像进行差异计算处理，获得两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像；

S3、将两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像在Web后端进行发布；

S4、对发布的两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像进行切片处理。

两期高分遥感河流水质反演结果图像生成后，需要自动实现任两期水质反演结果的差异性分析，从而判断水质好坏的变化，实现动态监测。在步骤S1中，两期高分遥感河流水质反演结果图像通过对高分遥感数据进行处理获得，处理过程包括辐射定标、大气校正、正射校正、图像配准、图像融合、图像拼接、图像裁剪和水体提取。将提取后的水体遥感数据依据水体影像不同波段组合，反演出单波段各水质指标浓度(包括叶绿素a、总磷、总氮、高锰酸盐、悬浮物及透明度等)，由各水质指标浓度反演结果分别计算出其各自的营养状态指数，并计算出综合营养状态指数，最后将各水质指标浓度反演结果、各营养状态指数和综合营养状态指数导出为包含浓度信息的栅格图像数据。

如图2所示，在步骤S2中，将两期高分遥感河流水质反演结果图像进行差异计算处理的具体步骤包括：读取两期高分遥感河流水质反演结果图像，对两期高分遥感河流水质反演结果图像进行栅格计算、线性变换和栅格分类处理。

所述栅格计算包括获取两期高分遥感河流水质反演结果图像的DN值，并对DN值进行求差计算的处理过程，所述线性变换包括将两期高分遥感河流水质反演结果图像的DN值按照设定比例进行线性数据变化的处理过程，所述栅格分类包括按照设定的分类规则对线性变换后的图像进行分类、着色的过程。

如图3所示，在步骤S3中，将两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像在Web后端进行发布的具体步骤包括：

S31、读取两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像，获得两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像的属性信息；

S32、根据两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像的属性信息生成相应配置信息文件；

S33、采用Rest服务根据配置信息文件将两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像发送至对应的服务器保存，并将服务器保存的两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像发送至对应Web后端进行展示。

故在步骤S4中，对发布的两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像进行切片的具体步骤包括：采用自动化测试工具选定两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像，通过自动化测试工具的栅格切片程序自动进行两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像的切片处理。自动化测试工具的运作流程如图4所示。

采用对不同时期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像进行自动生成、自动发布和自动切片的一体化的方法和创新思路，对于自定义开发水环境信息空间分析功能有着低成本、高效率的特点。

显然，除了对不同时期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像进行自动生成、自动发布、自动切片等空间分析外，技术人员可以对本发明进行扩展延伸(例如缓冲区分析、路径分析等)，针对不借助第三方GIS服务器而实现对相关数据的类似上述的空间分析功能进行的各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。

实施例2：

本实施例提供一种面向Web的高分遥感河流水质动态监测系统，包括遥感数据采集端、图像处理端、服务器和Web后端，所述遥感数据采集端用于采集河流水质的监测遥感数据；所述图像处理端用于根据遥感数据采集端采集的遥感数据生成高分遥感河流水质反演结果图像，并对两期高分遥感河流水质反演结果图像进行差异计算处理，获得两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像；所述服务器用于保存两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像；所述Web后端用于发布展示两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像。

系统还包括用户端，用户端设置自动化测试工具，用于通过代理验证，驱动浏览器打开Web页面对两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像进行自动切片。待数据发布完成后，由于栅格数据切片服务Web页面固定且易于登入，采用自动化测试工具，通过添加代理验证，驱动浏览器打开特定页面模拟人工点击自动执行栅格图像切片的操作按钮，启动栅格切片程序。系统内的部分运作流程如图4所示。

本发明在进行不同时期河流水质对比分析时，只需点击按钮即可实现，无需借助第三方软件(空间分析模块)的辅助，此外，浏览展示效果流畅、清晰易懂，整个操作过程可由非专业领域人员完成。本发明无需手动创建高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像生成、发布、切片等空间分析服务，操作上更加简单，易上手。本发明提供了一种新型高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像自动生成、自动发布、自动切片的空间分析功能新技术方法，基于该发明可以扩展更多自定义空间分析模块开发，易于理解。本发明无需复杂的专业知识，无需构造复杂的空间分析模块。原理简单，处理过程快速高效，使空间分析的展示系统更加高效、成本低、操作简单。本发明充分考虑了Web展示系统与后台空间分析功能模块的封装，将前端展示与空间分析功能模块巧妙结合，相比单纯地使用GIS服务器提供的地图服务更加灵活、可扩展性更强。

本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (9)

1.一种面向Web的高分遥感河流水质动态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取需要对比的两期高分遥感河流水质反演结果图像；

S2、将两期高分遥感河流水质反演结果图像进行差异计算处理，获得两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像；

S3、将两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像在Web后端进行发布；

S4、对发布的两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像进行切片处理。

2.根据权利要求1所述的一种面向Web的高分遥感河流水质动态监测方法，其特征在于：在步骤S1中，两期高分遥感河流水质反演结果图像通过对高分遥感数据进行处理获得，处理过程包括辐射定标、大气校正、正射校正、图像配准、图像融合、图像拼接、图像裁剪和水体提取。

3.根据权利要求2所述的一种面向Web的高分遥感河流水质动态监测方法，其特征在于：将提取后的水体遥感数据依据水体影像不同波段组合，反演出单波段各水质指标浓度，由各水质指标浓度反演结果分别计算出其各自的营养状态指数，并计算出综合营养状态指数，最后将各水质指标浓度反演结果、各营养状态指数和综合营养状态指数导出为包含浓度信息的栅格图像数据。

4.根据权利要求1所述的一种面向Web的高分遥感河流水质动态监测方法，其特征在于：在步骤S2中，将两期高分遥感河流水质反演结果图像进行差异计算处理的具体步骤包括：读取两期高分遥感河流水质反演结果图像，对两期高分遥感河流水质反演结果图像进行栅格计算、线性变换和栅格分类处理。

5.根据权利要求4所述的一种面向Web的高分遥感河流水质动态监测方法，其特征在于：所述栅格计算包括获取两期高分遥感河流水质反演结果图像的DN值，并对DN值进行求差计算的处理过程，所述线性变换包括将两期高分遥感河流水质反演结果图像的DN值按照设定比例进行线性数据变化的处理过程，所述栅格分类包括按照设定的分类规则对线性变换后的图像进行分类、着色的过程。

6.根据权利要求1所述的一种面向Web的高分遥感河流水质动态监测方法，其特征在于：在步骤S3中，将两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像在Web后端进行发布的具体步骤包括：

S31、读取两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像，获得两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像的属性信息；

S32、根据两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像的属性信息生成相应配置信息文件；

S33、采用Rest服务根据配置信息文件将两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像发送至对应的服务器保存，并将服务器保存的两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像发送至对应Web后端进行展示。

7.根据权利要求1所述的一种面向Web的高分遥感河流水质动态监测方法，其特征在于：在步骤S4中，对发布的两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像进行切片的具体步骤包括：采用自动化测试工具选定两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像，通过自动化测试工具的栅格切片程序自动进行两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像的切片处理。

8.根据权利要求1-7任一所述的一种面向Web的高分遥感河流水质动态监测方法，提供一种面向Web的高分遥感河流水质动态监测系统，其特征在于：包括遥感数据采集端、图像处理端、服务器和Web后端，所述遥感数据采集端用于采集河流水质的监测遥感数据；所述图像处理端用于根据遥感数据采集端采集的遥感数据生成高分遥感河流水质反演结果图像，并对两期高分遥感河流水质反演结果图像进行差异计算处理，获得两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像；所述服务器用于保存两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像；所述Web后端用于发布展示两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像。

9.根据权利要求8所述的一种面向Web的高分遥感河流水质动态监测系统，其特征在于：还包括用户端，用户端设置自动化测试工具，用于通过代理验证，驱动浏览器打开Web页面对两期高分遥感河流水质反演结果差异栅格图像进行自动切片。

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