CN115962851A - 基于温度遥感反演的核电温排水基准温度确定方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于温度遥感反演的核电温排水基准温度确定方法和装置，属于遥感技术领域。本发明可完全实现核电温排水基准温度的自动化处理，既避免了人为主观经验选择点位及区域的不确定性带来的基准温度浮动，提高了基准温度的准确性，又大大提高了温排水数据处理的效率。此外本发明可针对单景地表温度遥感反演结果自动化确定基准参考位置，不依赖相关资料中潜排区边界及发电前的地表温度遥感反演结果，为核电温排水基准温度提取提供了一种极为方便的技术方案。本发明的基于温度遥感反演的核电温排水基准温度确定方法客观、准确、高效，提高了核电温排水遥感监测的精度与效率，为核电温排水监管提供支撑，在核电温排水监管中具有重要的应用价值。

Description

基于温度遥感反演的核电温排水基准温度确定方法和装置
技术领域
本发明涉及遥感技术领域，特别是指一种基于温度遥感反演的核电温排水基准温度确定方法和装置。
背景技术
目前我国已有大亚湾、秦山、田湾、宁德、红沿河、三门和阳江等多个已商运核电厂。核电厂在提供大量电力能源的同时，也在不断地向附近海域排入冷却水，造成水域温度升高，对周围水域水生生物数量、种类、群落结构产生不同程度的影响。由核电厂排入海域且温度比周围海水温度高的海水即为温排水。
随着遥感温度反演技术的发展，对核电温排水进行遥感监测与评估得到广泛应用。而基准温度的确定是核电温排水遥感监测中极为重要的一环，基准温度的改变会对温排水区域、强度评估成极大影响。因此，科学设定基准温度，对定期、准确地调查评估温排水的影响范围、强度，评估核电温排水对海水环境影响具有重要意义。
核电温排水基准温度的现有计算方案多种多样，主要有取水口温度法、邻近区域温度替代法、海湾平均法和离散多点平均法等多种方法。邻近区域温度替代法需要发电前多年遥感温度反演结果及相关资料中0.5℃潜排区作为基本资料；取水口温度法，离散多点平均法中所选点位的差异会造成基准温度的较大差异；海湾平均法中所选海湾范围大小不同会造成基准温度的较大差异。
在实际应用中，获得相关资料中0.5℃潜排区及发电前多年遥感温度反演结果难度较大；此外工作人员常凭借主观经验来选择点位及海湾范围，造成了基准温度的不确定性较大，也为温排水的影响范围、强度监测评价产生不客观因素。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于温度遥感反演的核电温排水基准温度确定方法和装置，客观、准确、高效，提高了核电温排水遥感监测的精度与效率，为核电温排水监管提供支撑。
本发明提供技术方案如下：
一种基于温度遥感反演的核电温排水基准温度确定方法，所述方法包括：
S100：获取以核电厂排水口为中心的设定半径内的海表温度遥感反演结果；
S200：计算所述海表温度遥感反演结果内的平均温度Tmean，提取所述海表温度遥感反演结果内高于0.5Tmean区域的边界线，在所述边界线外设定范围内建立缓冲区；
S300：以核电厂排水口为中心，按照设定半径间隔做等距圆周线；以核电厂排水口为起点，按照设定角度间隔向外做辐射线段；取所述缓冲区内辐射线段与等距圆周线的交点作为初步基准温度参考点位；
S400：计算初步基准温度参考点位与该初步基准温度参考点位所位于的辐射线段与所述边界线的交点的温度差ΔT；
ΔT＝T(base_point)i-Tline
其中，T(base_point)i为第i个初步基准温度参考点位的温度，Tline为第i个初步基准温度参考点位所位于的辐射线段与所述边界线的交点的温度；
S500：将ΔT大于0的初步基准温度参考点位剔除，得到最终基准温度参考点位；
S600：获取所有最终基准温度参考点位的温度并取平均，得到核电温排水基准温度。
进一步的，所述S100包括：
S101：获取核电厂排水口周围设定半径100km以上的地表温度遥感反演结果；
S102：以核电厂排水口为中心，以设定半径100km对所述地表温度遥感反演结果进行裁剪，得到缓冲范围内地表温度遥感反演结果；
S103：对缓冲范围内地表温度遥感反演结果进行水陆分离，得到所述海表温度遥感反演结果。
进一步的，所述水陆分离方法包括：
根据与所述地表温度遥感反演结果同期的多光谱影像获取海水分布区域，并根据所述海水分布区域对所述缓冲范围内地表温度遥感反演结果进行裁剪，得到所述海表温度遥感反演结果；
或者，根据已有的海洋边界矢量对所述缓冲范围内地表温度遥感反演结果进行裁剪，得到所述海表温度遥感反演结果。
进一步的，所述S200中，在所述边界线外200m～500m范围内建立缓冲区。
进一步的，所述等距圆周线的半径间隔为100m，所述辐射线段的角度间隔为10°。
一种基于温度遥感反演的核电温排水基准温度确定装置，所述装置包括：
海表温度遥感反演结果获取模块，用于获取以核电厂排水口为中心的设定半径内的海表温度遥感反演结果；
缓冲区建立模块，用于计算所述海表温度遥感反演结果内的平均温度Tmean，提取所述海表温度遥感反演结果内高于0.5Tmean区域的边界线，在所述边界线外设定范围内建立缓冲区；
初步基准温度参考点位确定模块，用于以核电厂排水口为中心，按照设定半径间隔做等距圆周线；以核电厂排水口为起点，按照设定角度间隔向外做辐射线段；取所述缓冲区内辐射线段与等距圆周线的交点作为初步基准温度参考点位；
温度差计算模块，用于计算初步基准温度参考点位与该初步基准温度参考点位所位于的辐射线段与所述边界线的交点的温度差ΔT；
ΔT＝T(base_point)i-Tline
其中，T(base_point)i为第i个初步基准温度参考点位的温度，Tline为第i个初步基准温度参考点位所位于的辐射线段与所述边界线的交点的温度；
剔除模块，用于将ΔT大于0的初步基准温度参考点位剔除，得到最终基准温度参考点位；
基准温度确定模块，用于获取所有最终基准温度参考点位的温度并取平均，得到核电温排水基准温度。
进一步的，所述海表温度遥感反演结果获取模块包括：
获取单元，用于获取核电厂排水口周围设定半径100km以上的地表温度遥感反演结果；
剪裁单元，用于以核电厂排水口为中心，以设定半径100km对所述地表温度遥感反演结果进行裁剪，得到缓冲范围内地表温度遥感反演结果；
水陆分离单元，用于对缓冲范围内地表温度遥感反演结果进行水陆分离，得到所述海表温度遥感反演结果。
进一步的，所述水陆分离单元用于：
根据与所述地表温度遥感反演结果同期的多光谱影像获取海水分布区域，并根据所述海水分布区域对所述缓冲范围内地表温度遥感反演结果进行裁剪，得到所述海表温度遥感反演结果；
或者，根据已有的海洋边界矢量对所述缓冲范围内地表温度遥感反演结果进行裁剪，得到所述海表温度遥感反演结果。
进一步的，所述缓冲区建立模块中，在所述边界线外200m～500m范围内建立缓冲区。
进一步的，所述等距圆周线的半径间隔为100m，所述辐射线段的角度间隔为10°。
本发明具有以下有益效果：
本发明可完全实现核电温排水基准温度的自动化处理，既避免了人为主观经验选择点位及区域的不确定性带来的基准温度浮动，提高了基准温度的准确性，又大大提高了温排水数据处理的效率。此外本发明可针对单景地表温度遥感反演结果自动化确定基准参考位置，不依赖相关资料中潜排区边界及发电前的地表温度遥感反演结果，为核电温排水基准温度提取提供了一种极为方便的技术方案。本发明的基于温度遥感反演的核电温排水基准温度确定方法客观、准确、高效，提高了核电温排水遥感监测的精度与效率，为核电温排水监管提供支撑，在核电温排水监管中具有重要的应用价值。
附图说明
图1为本发明的基于温度遥感反演的核电温排水基准温度确定方法的流程图；
图2为海表温度遥感反演结果SST_sea的示意图；
图3为边界线line的示意图；
图4为缓冲区line_buffer的示意图；
图5为等距圆周线和辐射线段的示意图；
图6为初步基准温度参考点位base_point的示意图；
图7为初步基准温度参考点位base_point与交叉点line_point的示意图；
图8为最终基准温度参考点位reference_point的示意图；
图9为本发明的基于温度遥感反演的核电温排水基准温度确定装置的示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明实施例提供一种基于温度遥感反演的核电温排水基准温度确定方法，如图1所示，该方法包括：
S100：获取以核电厂排水口为中心的设定半径内的海表温度遥感反演结果SST_sea。
本步骤中，需要获取核电厂排水口周围一定范围内的热红外波段影像，并进行需要的预处理，根据热红外波段影像进行温度反演，并只保留海洋区域，得到海表温度遥感反演结果SST_sea，如图2所示。示例性的，设定半径可以为100km。
S200：计算海表温度遥感反演结果SST_sea内的平均温度Tmean，提取海表温度遥感反演结果SST_sea内温度高于0.5Tmean区域的边界线line，在边界线line外设定范围内建立缓冲区line_buffer。
示例性的，边界线line如图3所示，可以在边界线外200m～500m范围内建立缓冲区，如图4所示。
S300：以核电厂排水口为中心，按照设定半径间隔(例如间隔100m)做等距圆周线，如图5所示。以核电厂排水口为起点，按照设定角度间隔(例如间隔10°)向外做辐射线段。取缓冲区line_buffer内辐射线段与等距圆周线的交点作为初步基准温度参考点位base_poin，如图6所示t。
S400：计算初步基准温度参考点位base_point与该初步基准温度参考点位base_point所位于的辐射线段与边界线line的交点line_point的温度差ΔT。
ΔT＝T(base_point)i-Tline
其中，T(base_point)i为第i个初步基准温度参考点位的温度，Tline为第i个初步基准温度参考点位所位于的辐射线段与边界线line的交点line_point的温度。交点line_point和初步基准温度参考点位base_point的示例如图7所示。
S500：将ΔT大于0的初步基准温度参考点位剔base_point除，得到最终基准温度参考点位reference_point，如图8所示。
温排水在扩散的过程中，受海底地形、潮汐潮流、海风等众多因素的综合影响，温度从内向外大体呈逐渐降低的趋势，局部可能存在少幅增高现象。但在缓冲区line_buffer区域内，距离核电厂排水口已经较远，温排水影响较弱，上述自然条件难以造成温度的异常增高，更难以高于边界线line处的温度。若line_buffer内仍存在温度的异常增高，则此区域内极可能存在其他热源或影像数据异常。为规避这种情况，需将ΔT大于0的初步基准温度参考点位剔除。
S600：获取所有最终基准温度参考点位reference_point处SST_sea的温度值并取平均，得到核电温排水基准温度。
本发明提供基于地表温度遥感反演结果的核电温排水基准温度确定方法，该方法以地表温度遥感反演结果为基础，提取核电厂排水口为中心设定半径范围海域内高于平均温度0.5℃区域的边界线；并以核电排水口为中心，获得海表温度遥感反演结果辐射线段与等距圆周线的交点作为初步基准温度参考点位；计算初步基准温度参考点位与同辐射线段和边界线交叉点温度的梯度差值，将梯度差值大于0的点位剔除，获得最终基准温度参考点位；所有最终基准温度参考点位的温度平均值作为核电温排水基准温度。
本发明可完全实现核电温排水基准温度的自动化处理，既避免了人为主观经验选择点位及区域的不确定性带来的基准温度浮动，提高了基准温度的准确性，又大大提高了温排水数据处理的效率。此外本发明可针对单景地表温度遥感反演结果自动化确定基准参考位置，不依赖相关资料中潜排区边界及发电前的地表温度遥感反演结果，为核电温排水基准温度提取提供了一种极为方便的技术方案。本发明的基于温度遥感反演的核电温排水基准温度确定方法客观、准确、高效，提高了核电温排水遥感监测的精度与效率，为核电温排水监管提供支撑，在核电温排水监管中具有重要的应用价值。
作为本发明实施例的一种改进，所述的S100包括：
S101：获取核电厂排水口周围设定半径100km以上的地表温度遥感反演结果SST_original。
S102：以核电厂排水口为中心，以设定半径100km建立缓冲区域，对地表温度遥感反演结果SST_original进行裁剪，得到缓冲范围内地表温度遥感反演结果SST_buffer。
S103：对缓冲范围内地表温度遥感反演结果SST_buffer进行水陆分离，得到海表温度遥感反演结果SST_sea。
进行水陆分离时，可以通过如下方法进行：
根据与地表温度遥感反演结果SST_original同期的多光谱影像获取海水分布区域，并根据海水分布区域对缓冲范围内地表温度遥感反演结果SST_buffer进行裁剪，得到海表温度遥感反演结果SST_sea。
或者，根据已有的海洋边界矢量对缓冲范围内地表温度遥感反演结果SST_buffer进行裁剪，得到海表温度遥感反演结果SST_sea。
下面以具体的实验示例对本发明进行详细阐述：
1、获取100km缓冲区内海表温度遥感反演结果SST_sea，如图2所示。
2、计算SST_sea范围内平均温度Tmean＝35.36969，提取SST_sea范围内高于0.5Tmean区域的边界线line。如图3所示。在line外200m～500m范围内建立缓冲区line_buffer，如图4所示。
3、以核电排水口为中心，按300m半径间隔、12°角度间隔做等距圆周线、辐射线段，如图5所示。取line_buffer内辐射线段与等距圆周线的交点作为初步基准温度参考点位base_point，如图6中三角形所示。
4、计算base_point与同一条辐射线段和边界线line的交叉点line_point温度的差值ΔT，该交叉点line_point如图7中五角星所示。
本实验示例中，对于其中一个base_point，T(base_point)i＝35.884491℃，Tline＝36.100922℃，ΔT＝-0.216431℃，其他base_point省略。
5、将base_point中大于0的点位剔除，得到最终基准温度参考点reference_point，即图8中六边形点位，由于此次示例中没有ΔT＞0的点位，所以不剔除点位。
6、获得reference_point处SST_sea的温度值，求平均即为最终的核电温排水基准温度。
本实验示例中，最终计算的核电温排水基准温度为35.983461℃。
本发明实施例还提供一种基于温度遥感反演的核电温排水基准温度确定装置，如图9所示，该装置包括：
海表温度遥感反演结果获取模块1，用于获取以核电厂排水口为中心的设定半径内的海表温度遥感反演结果。
缓冲区建立模块2，用于计算海表温度遥感反演结果内的平均温度Tmean，提取海表温度遥感反演结果内高于0.5Tmean区域的边界线，在边界线外设定范围内建立缓冲区。
初步基准温度参考点位确定模块3，用于以核电厂排水口为中心，按照设定半径间隔做等距圆周线；以核电厂排水口为起点，按照设定角度间隔向外做辐射线段；取缓冲区内辐射线段与等距圆周线的交点作为初步基准温度参考点位。
温度差计算模块4，用于计算初步基准温度参考点位与该初步基准温度参考点位所位于的辐射线段与边界线的交点的温度差ΔT。
ΔT＝T(base_point)i-Tline
其中，T(base_point)i为第i个初步基准温度参考点位的温度，Tline为第i个初步基准温度参考点位所位于的辐射线段与边界线的交点的温度。
剔除模块5，用于将ΔT大于0的初步基准温度参考点位剔除，得到最终基准温度参考点位。
基准温度确定模块6，用于获取所有最终基准温度参考点位的温度并取平均，得到核电温排水基准温度。
本发明可完全实现核电温排水基准温度的自动化处理，既避免了人为主观经验选择点位及区域的不确定性带来的基准温度浮动，提高了基准温度的准确性，又大大提高了温排水数据处理的效率。此外本发明可针对单景地表温度遥感反演结果自动化确定基准参考位置，不依赖相关资料中潜排区边界及发电前的地表温度遥感反演结果，为核电温排水基准温度提取提供了一种极为方便的技术方案。本发明的基于温度遥感反演的核电温排水基准温度确定装置客观、准确、高效，提高了核电温排水遥感监测的精度与效率，为核电温排水监管提供支撑，在核电温排水监管中具有重要的应用价值。
作为本发明实施例的一种改进，前述的海表温度遥感反演结果获取模块包括：
获取单元，用于获取核电厂排水口周围设定半径100km以上的地表温度遥感反演结果。
剪裁单元，用于以核电厂排水口为中心，以设定半径100km对地表温度遥感反演结果进行裁剪，得到缓冲范围内地表温度遥感反演结果。
水陆分离单元，用于对缓冲范围内地表温度遥感反演结果进行水陆分离，得到海表温度遥感反演结果。
水陆分离单元可以进一步用于：
根据与地表温度遥感反演结果同期的多光谱影像获取海水分布区域，并根据海水分布区域对缓冲范围内地表温度遥感反演结果进行裁剪，得到海表温度遥感反演结果；
或者，根据已有的海洋边界矢量对缓冲范围内地表温度遥感反演结果进行裁剪，得到海表温度遥感反演结果。
前述的缓冲区建立模块中，可以在边界线外200m～500m范围内建立缓冲区。
在做等距圆周线和辐射线段时，等距圆周线的半径间隔为100m，辐射线段的角度间隔为10°。
本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例1中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明。本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于温度遥感反演的核电温排水基准温度确定方法，其特征在于，所述方法包括：
S100：获取以核电厂排水口为中心的设定半径内的海表温度遥感反演结果；
S200：计算所述海表温度遥感反演结果内的平均温度Tmean，提取所述海表温度遥感反演结果内高于0.5Tmean区域的边界线，在所述边界线外设定范围内建立缓冲区；
S300：以核电厂排水口为中心，按照设定半径间隔做等距圆周线；以核电厂排水口为起点，按照设定角度间隔向外做辐射线段；取所述缓冲区内辐射线段与等距圆周线的交点作为初步基准温度参考点位；
S400：计算初步基准温度参考点位与该初步基准温度参考点位所位于的辐射线段与所述边界线的交点的温度差ΔT；
ΔT＝T(base_point)i-Tline
其中，T(base_point)i为第i个初步基准温度参考点位的温度，Tline为第i个初步基准温度参考点位所位于的辐射线段与所述边界线的交点的温度；
S500：将ΔT大于0的初步基准温度参考点位剔除，得到最终基准温度参考点位；
S600：获取所有最终基准温度参考点位的温度并取平均，得到核电温排水基准温度。
2.根据权利要求1所述的基于温度遥感反演的核电温排水基准温度确定方法，其特征在于，所述S100包括：
S101：获取核电厂排水口周围设定半径100km以上的地表温度遥感反演结果；
S102：以核电厂排水口为中心，以设定半径100km对所述地表温度遥感反演结果进行裁剪，得到缓冲范围内地表温度遥感反演结果；
S103：对缓冲范围内地表温度遥感反演结果进行水陆分离，得到所述海表温度遥感反演结果。
3.根据权利要求2所述的基于温度遥感反演的核电温排水基准温度确定方法，其特征在于，所述水陆分离方法包括：
根据与所述地表温度遥感反演结果同期的多光谱影像获取海水分布区域，并根据所述海水分布区域对所述缓冲范围内地表温度遥感反演结果进行裁剪，得到所述海表温度遥感反演结果；
或者，根据已有的海洋边界矢量对所述缓冲范围内地表温度遥感反演结果进行裁剪，得到所述海表温度遥感反演结果。
4.根据权利要求1-3任一所述的基于温度遥感反演的核电温排水基准温度确定方法，其特征在于，所述S200中，在所述边界线外200m～500m范围内建立缓冲区。
5.根据权利要求4所述的基于温度遥感反演的核电温排水基准温度确定方法，其特征在于，所述等距圆周线的半径间隔为100m，所述辐射线段的角度间隔为10°。
6.一种基于温度遥感反演的核电温排水基准温度确定装置，其特征在于，所述装置包括：
海表温度遥感反演结果获取模块，用于获取以核电厂排水口为中心的设定半径内的海表温度遥感反演结果；
缓冲区建立模块，用于计算所述海表温度遥感反演结果内的平均温度Tmean，提取所述海表温度遥感反演结果内高于0.5Tmean区域的边界线，在所述边界线外设定范围内建立缓冲区；
初步基准温度参考点位确定模块，用于以核电厂排水口为中心，按照设定半径间隔做等距圆周线；以核电厂排水口为起点，按照设定角度间隔向外做辐射线段；取所述缓冲区内辐射线段与等距圆周线的交点作为初步基准温度参考点位；
温度差计算模块，用于计算初步基准温度参考点位与该初步基准温度参考点位所位于的辐射线段与所述边界线的交点的温度差ΔT；
ΔT＝T(base_point)i-Tline
其中，T(base_point)i为第i个初步基准温度参考点位的温度，Tline为第i个初步基准温度参考点位所位于的辐射线段与所述边界线的交点的温度；
剔除模块，用于将ΔT大于0的初步基准温度参考点位剔除，得到最终基准温度参考点位；
基准温度确定模块，用于获取所有最终基准温度参考点位的温度并取平均，得到核电温排水基准温度。
7.根据权利要求6所述的基于温度遥感反演的核电温排水基准温度确定装置，其特征在于，所述海表温度遥感反演结果获取模块包括：
获取单元，用于获取核电厂排水口周围设定半径100km以上的地表温度遥感反演结果；
剪裁单元，用于以核电厂排水口为中心，以设定半径100km对所述地表温度遥感反演结果进行裁剪，得到缓冲范围内地表温度遥感反演结果；
水陆分离单元，用于对缓冲范围内地表温度遥感反演结果进行水陆分离，得到所述海表温度遥感反演结果。
8.根据权利要求7所述的基于温度遥感反演的核电温排水基准温度确定装置，其特征在于，所述水陆分离单元用于：
根据与所述地表温度遥感反演结果同期的多光谱影像获取海水分布区域，并根据所述海水分布区域对所述缓冲范围内地表温度遥感反演结果进行裁剪，得到所述海表温度遥感反演结果；
或者，根据已有的海洋边界矢量对所述缓冲范围内地表温度遥感反演结果进行裁剪，得到所述海表温度遥感反演结果。
9.根据权利要求6-8任一所述的基于温度遥感反演的核电温排水基准温度确定装置，其特征在于，所述缓冲区建立模块中，在所述边界线外200m～500m范围内建立缓冲区。
10.根据权利要求9所述的基于温度遥感反演的核电温排水基准温度确定装置，其特征在于，所述等距圆周线的半径间隔为100m，所述辐射线段的角度间隔为10°。
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