陳玲俠

(咸陽師范學(xué)院 資源環(huán)境與歷史文化學(xué)院，陜西 咸陽 712000)

富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳玲俠

(咸陽師范學(xué)院 資源環(huán)境與歷史文化學(xué)院，陜西 咸陽 712000)

對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)，可以預(yù)防富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度增加，提高水體水質(zhì)，增加水循環(huán)次數(shù)，減少水體中有機(jī)物的污染;當(dāng)前富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，以Modis遙感影像數(shù)據(jù)為原理，依據(jù)富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度的特征提取結(jié)果，對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)，沒有具體對(duì)遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)地設(shè)計(jì)，無法獲取富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度高精度的遙感監(jiān)測(cè)信息，存在遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果偏差大的問題;提出了一種基于Zigbee的富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法;該方法先對(duì)Zigbee的富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，采用IMF對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度進(jìn)行特征提取，以特征提取結(jié)果為基礎(chǔ)，依據(jù)COD濃度指數(shù)時(shí)間序列實(shí)現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)，最后利用Retinex法對(duì)COD濃度遙感監(jiān)測(cè)的圖像進(jìn)行處理，完成對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度的遙感監(jiān)測(cè);仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，所提系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法可以精確地對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度進(jìn)行安全快速的遙感監(jiān)測(cè)。

富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境；COD濃度；遙感監(jiān)測(cè)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，人們對(duì)河流的嚴(yán)重污染，工業(yè)廢水和廢水處理廠的富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度的遙感監(jiān)測(cè)產(chǎn)生了高度重視[1]。遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在單位企業(yè)空曠區(qū)域內(nèi)監(jiān)測(cè)、單位企業(yè)內(nèi)實(shí)物設(shè)備器材監(jiān)測(cè)、周界監(jiān)測(cè)、建筑區(qū)域內(nèi)的監(jiān)測(cè)等各個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用[2]。由于富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度具有不穩(wěn)定性、錯(cuò)綜復(fù)雜性等特點(diǎn)[3]，需要對(duì)其進(jìn)行高精度地遙感監(jiān)測(cè)，但多數(shù)遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法無法對(duì)其進(jìn)行高效穩(wěn)定地遙感監(jiān)測(cè)[4]，導(dǎo)致水質(zhì)污染情況不能及時(shí)被發(fā)現(xiàn)和解決。在這種情況下，如何對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度進(jìn)行全面準(zhǔn)確地遙感監(jiān)測(cè)成為了急需解決的問題[5]。基于Zigbee的富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度進(jìn)行高精度的遙感監(jiān)測(cè)，是解決上述問題的有效途徑[6]，成為了富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究者的主要研究方向，并受到了該領(lǐng)域?qū)W者的廣泛關(guān)注，取得了很多優(yōu)秀的成果[7]。

文獻(xiàn)[8]提出了基于衛(wèi)星數(shù)據(jù)的富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。該方法首先建立富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度衛(wèi)星遙感參數(shù)系統(tǒng)，利用衛(wèi)星遙感參數(shù)系統(tǒng)獲得富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中的COD濃度數(shù)據(jù)，然后根據(jù)得到的COD濃度數(shù)據(jù)初步構(gòu)建遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模型，最后依據(jù)初步構(gòu)建的遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模型利用COD濃度指數(shù)實(shí)現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。該方法較為簡(jiǎn)單，但是存在遙感監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確率低的問題。文獻(xiàn)[9]提出了一種基于組件技術(shù)的富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。其設(shè)計(jì)基于組件技術(shù)的富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本流程，首先針對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)的需求，根據(jù)設(shè)計(jì)的遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基本流程，建立COD濃度參數(shù)反演和遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果校驗(yàn)功能，最后根據(jù)遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果校驗(yàn)功能完成富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該方法所用的時(shí)間比較少，但存在遙感監(jiān)測(cè)偏差大的問題。文獻(xiàn)[10]提出了一種基于Arcgis Geop rocessing的富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。該方法先利用Arcgis Geop rocessing中的GIS功能完成富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，然后根據(jù)完成的硬件設(shè)計(jì)使用插件式GIS二次開發(fā)對(duì)COD濃度遙感監(jiān)測(cè)函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，最后利用該函數(shù)的計(jì)算結(jié)果有效地完成對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該方法監(jiān)測(cè)精度較高，但是存在用時(shí)較長(zhǎng)的問題。

針對(duì)上述產(chǎn)生的問題，提出一種基于Zigbee的富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。該方法設(shè)計(jì)過程：1)利用COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總控制平臺(tái)和COD濃度遙感監(jiān)測(cè)模塊結(jié)構(gòu)圖，構(gòu)建富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)；2)通過對(duì)IMF的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度特征提取，依據(jù)COD濃度指數(shù)時(shí)間序列法對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)；3)采用Retinex法對(duì)遙感監(jiān)測(cè)的圖像進(jìn)行分解，去噪，使遙感監(jiān)測(cè)圖像顯示效果得到增強(qiáng)，從而更明確地獲得富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度的變化情況。仿真實(shí)驗(yàn)證明，所提方法可以精確地對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度進(jìn)行有效可靠地遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

1 基于Zigbee的COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

1.1 富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總控制平臺(tái)設(shè)計(jì)過程中，首先要完成對(duì)COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件模塊的設(shè)計(jì)，然后將遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總控制平臺(tái)與各個(gè)硬件模塊進(jìn)行通信，處理來自富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度的信息，且監(jiān)測(cè)信息以圖像方式顯示出來。富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總控制平臺(tái)如圖1所示。

圖1 COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總控制平臺(tái)

富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總控制平臺(tái)中各硬件模塊在遙感監(jiān)測(cè)中的作用很大，可以輔助遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理遙感監(jiān)測(cè)過程中富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度異常情況，確保水體質(zhì)量。硬件模塊中主要對(duì)COD濃度遙感監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)行細(xì)分。COD濃度遙感監(jiān)測(cè)模塊結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 COD濃度遙感監(jiān)測(cè)模塊結(jié)構(gòu)

綜上所述，在富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，依據(jù)COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總控制平臺(tái)和COD濃度遙感監(jiān)測(cè)模塊結(jié)構(gòu)圖，構(gòu)建了富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)潔清晰地對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)造做出了分化，便于對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度變化情況進(jìn)行了解和及時(shí)解決。

1.2 COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)子模塊

依據(jù)2.1中所獲各項(xiàng)富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信息，對(duì)COD濃度進(jìn)行特征提取，有利于遙感監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)效果更精確。本文采用IMF(內(nèi)蘊(yùn)模式函數(shù)分量)對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度進(jìn)行特征提取。

通過對(duì)IMF的計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度特征提取，步驟如下：

1)假設(shè)COD濃度像元x(α)有全體局部極值點(diǎn)；2)依據(jù)特征提取曲線對(duì)COD濃度像元x(α)的極大值和極小值點(diǎn)進(jìn)行擬合，提取COD濃度像元極大值的上包絡(luò)線Emax(α)以及COD濃度像元極小值的下包絡(luò)線Emin(α)；3)計(jì)算COD濃度像元上下包絡(luò)線的均值：

m(α)=(Emax(α)+Emin(α))/2

(1)

其中，m(α)代表COD濃度像元上下包絡(luò)線的均值，x(α)代表COD濃度像元。

(4)提取富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度特征細(xì)節(jié)信號(hào)：

h(α)=x(α)-m(α)

(2)

其中，h(α)代表富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度特征細(xì)節(jié)信號(hào)。

為了保證富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度特征的高精度提取，COD濃度特征細(xì)節(jié)信號(hào)必須符合特征提取迭代計(jì)算條件準(zhǔn)則。則IMF的COD濃度特征提取迭代計(jì)算終止準(zhǔn)則為：

(3)

hl,(k-1)-m11=hlk

(4)

其中，M代表富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度特征提取數(shù)目，hl,k(i)代表地l個(gè)富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度特征細(xì)節(jié)信號(hào)的第i個(gè)數(shù)目的第k次迭代計(jì)算終止準(zhǔn)則值，SA代表COD濃度特征提取篩選限值，取值范圍為0.2-0.3，當(dāng)SA小于COD濃度特征提取篩選限值時(shí)，篩選迭代計(jì)算終止，m11代表COD濃度像元所有包絡(luò)線的均值，其獲得方式為：富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度特征細(xì)節(jié)信號(hào)h1,k(i)的初值減去COD濃度像元包絡(luò)線均值。COD濃度特征提取迭代計(jì)算終止獲得第一個(gè)IMF：

c1(α)=h1,k(α)

(5)

其中，c1(α)代表COD濃度特征提取迭代計(jì)算終止獲得第一個(gè)IMF，h1,k(α)代表第1個(gè)富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中第k次COD濃度特征提取迭代計(jì)算的IMF。

對(duì)剩余COD濃度特征細(xì)節(jié)信號(hào)p1(α)=x(α)-c1(α)繼續(xù)進(jìn)行迭代計(jì)算，最終獲得第k次迭代時(shí)COD濃度特征細(xì)節(jié)信號(hào)的值，記作pk，該值為一常量，當(dāng)pk變化夠小時(shí)迭代計(jì)算停止。由此獲得富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度特征細(xì)節(jié)信號(hào)最終結(jié)果：

(6)

依據(jù)COD濃度特征提取經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ綄?duì)COD濃度特征細(xì)節(jié)信號(hào)進(jìn)行分解，將一個(gè)COD濃度特征細(xì)節(jié)信號(hào)分解成數(shù)個(gè)特征信號(hào)的IMF成分，獲得IMF的個(gè)數(shù)為log2O，從而完成對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度特征的提取。

根據(jù)上述內(nèi)容，利用COD濃度指數(shù)時(shí)間序列法對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)，通過對(duì)水體污染狀況的遙感監(jiān)測(cè)，達(dá)到富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)的目的。COD濃度指數(shù)時(shí)間序列法建立EVI時(shí)間序列反映富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度的變化，公式為：

(7)

其中，VPI代表COD濃度指數(shù)時(shí)間序列法和EVI時(shí)間序列的虛擬連接值，VPI的取值范圍為0～100。VPI值越小，說明富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度越高，從而反映水體污染情況越不明朗。根據(jù)上述所獲數(shù)據(jù)將富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度指數(shù)記作CCI，則：

(8)

其中，Ts代表富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中有機(jī)物污染值。

當(dāng)CCI=0時(shí)，富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度大于等于水體正常所含COD濃度；當(dāng)CCI=1時(shí)，富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度接近水體正常所含COD濃度；CCI值越接近1，富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度越高，水體污染越嚴(yán)重。

綜上所述，實(shí)現(xiàn)對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度的遙感監(jiān)測(cè)模塊的研究。

1.3 COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)圖像處理子模塊

在富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)中經(jīng)常出現(xiàn)遙感監(jiān)測(cè)圖像目視效果較差、圖像對(duì)比度不明顯、圖像比較模糊的情況，為了使富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度的遙感監(jiān)測(cè)圖像更加清晰，監(jiān)測(cè)精度更高，需要對(duì)遙感監(jiān)測(cè)的圖像進(jìn)行處理。本文采用Retinex法對(duì)遙感監(jiān)測(cè)的圖像進(jìn)行處理。為了將遙感監(jiān)測(cè)圖像噪聲盡可能地降低，先對(duì)遙感監(jiān)測(cè)圖像去噪，從而使圖像顯示效果得到增強(qiáng)。

鑒于Retinex法服從廣義高斯分布模型，所以本文采用貝葉斯萎縮閾值估計(jì)法對(duì)COD濃度遙感監(jiān)測(cè)圖像的噪聲進(jìn)行估計(jì)，此閾值控制在0.4-0.5區(qū)間內(nèi)可以對(duì)COD濃度遙感監(jiān)測(cè)圖像進(jìn)行高效去噪，閾值Bl,k為：

(9)

(10)

(11)

(12)

其中，X和Y分別代表COD濃度遙感監(jiān)測(cè)圖像的長(zhǎng)度與寬度，g代表COD濃度遙感監(jiān)測(cè)圖像點(diǎn)。

采用上述所得COD濃度遙感監(jiān)測(cè)圖像去噪數(shù)據(jù)，對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)圖像進(jìn)行有效增強(qiáng)，利用圖像去噪的增益系數(shù)對(duì)COD濃度遙感監(jiān)測(cè)圖像進(jìn)一步去噪。則有：

(13)

其中，θ代表調(diào)節(jié)COD濃度遙感監(jiān)測(cè)圖像噪聲的控制參數(shù)，為一常數(shù)，此參數(shù)控制在0.1-0.2區(qū)間內(nèi)對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)誤差率最小，κ代表COD濃度遙感監(jiān)測(cè)圖像去噪的增益系數(shù)。

經(jīng)過圖像去噪增益系數(shù)對(duì)COD濃度遙感監(jiān)測(cè)圖像進(jìn)一步去噪，使得COD濃度遙感監(jiān)測(cè)圖像效果能得到很好的增強(qiáng)，提高了富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)圖像的顯示精度，更便于對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度進(jìn)行更精確的遙感監(jiān)測(cè)。

2 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

為了證明基于Zigbee的富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的整體有效性，需要進(jìn)行一次仿真實(shí)驗(yàn)。在LabVIEW的環(huán)境下搭建富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)取自于中國(guó)長(zhǎng)江中下游流域水體，在該實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中加入富營(yíng)養(yǎng)化水體，觀察其COD濃度遙感監(jiān)測(cè)的有效性。表1是不同方法下富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)效率(%)的對(duì)比。

表1 COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)效率對(duì)比

通過對(duì)表1的分析，文獻(xiàn)[8]、[9]、[10]與本文所提富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法監(jiān)測(cè)效率相差較大，本文所提方法遙感監(jiān)測(cè)效率明顯高于其他文獻(xiàn)所提方法。這證明基于Zigbee的富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法具有很高的可行性。表2是對(duì)基于Zigbee的富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中貝葉斯萎縮閾值對(duì)COD濃度遙感監(jiān)測(cè)圖像去噪效率(%)影響的描述。

表2 貝葉斯萎縮閾值對(duì)COD濃度圖像去噪效率影響

表2中基于Zigbee的富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中，貝葉斯萎縮閾值對(duì)COD濃度遙感監(jiān)測(cè)圖像去噪效率影響的描述可以明顯看出當(dāng)閾值范圍在0.4～0.5區(qū)間COD濃度遙感監(jiān)測(cè)圖像去噪效率分別為97%和98.2%，證明了貝葉斯萎縮閾值對(duì)COD濃度遙感監(jiān)測(cè)圖像去噪的整體有效性。圖3是對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)方法中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)圖像噪聲的控制參數(shù)θ對(duì)遙感監(jiān)測(cè)誤差率(%)影響的描述。

圖3 控制參數(shù)θ對(duì)COD濃度遙感監(jiān)測(cè)誤差率影響

圖3中當(dāng)控制參數(shù)θ值在0.1～0.2區(qū)間時(shí)，富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)誤差率在可控范圍內(nèi)(5%)。這主要是因?yàn)樵诶没赯igbee的富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)時(shí)，利用了圖像去噪的增益系數(shù)對(duì)COD濃度遙感監(jiān)測(cè)圖像進(jìn)行了去噪，使遙感監(jiān)測(cè)圖像更加清晰，且有利于富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)誤差率的減小。圖4是文獻(xiàn)[8]所提方法與本文方法對(duì)遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間(s)的對(duì)比描述。

圖4 不同方法下遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間的對(duì)比

通過圖4給出的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息可知，本文所提基于Zigbee的富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法對(duì)COD濃度遙感監(jiān)測(cè)的效率更高，反應(yīng)速度更快，反應(yīng)時(shí)間更短，證明了本文所提方法的可實(shí)施性較強(qiáng)。

仿真實(shí)驗(yàn)證明，所提方法可以精確地對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體COD濃度進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)。

3 結(jié)束語

采用當(dāng)前方法對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)時(shí)，無法對(duì)其進(jìn)行高精度、全面、安全地遙感監(jiān)測(cè)，存在COD濃度遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果偏差大、監(jiān)測(cè)精度低、遙感監(jiān)測(cè)圖像模糊等問題。本文提出一種基于Zigbee的富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，并通過仿真實(shí)驗(yàn)證明，所提方法可以精確地對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境中COD濃度進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)，具有良好的應(yīng)用價(jià)值，為該領(lǐng)域地研究發(fā)展提供了強(qiáng)有力的依據(jù)。

[1]劉星橋,陳海磊,朱成云.基于GPS的自學(xué)習(xí)導(dǎo)航游弋式水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2016,32(1):84-90.

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Design of COD Concentration in the Eutrophication of Water Body Environment Remote Sensing Monitoring System

Chen Lingxia

(School of Resource Environment and Historical Culture,Xianyang Normal University, Xianyang 712000,China)

COD concentration of eutrophication of water body environment remote sensing monitoring, can prevent the eutrophication of water body environment COD concentration increased, improve water quality, increase the water cycle times, reduce the pollution of organic matter in water. COD concentration in current eutrophication of water body environment design method of remote sensing monitoring system based on Modis remote sensing image data principle, according to the feature extraction of COD concentration in the eutrophication of water body environment as a result, the COD concentration in the eutrophication of water body environment remote sensing monitoring, no specific to remote sensing monitoring system design in detail, without access to eutrophication of water body environment, COD concentration and high precision of remote sensing monitoring information, remote sensing monitoring results deviation big problems. Put forward a kind of eutrophication of water body based on Zigbee COD concentration in the environment of remote sensing monitoring system design method. The method of Zigbee first COD concentration in the eutrophication of water body environment remote sensing monitoring system hardware design, the concentration of COD in the IMF to the eutrophication of water body environment for feature extraction, based on the results of feature extraction, on the basis of COD concentration index time sequence to realize the COD concentration in the eutrophication of water body environment remote sensing monitoring, finally Retinex method is used to image processing of remote sensing monitoring COD concentration, COD concentration in the finished on the eutrophication of water body environment of remote sensing monitoring. The simulation experimental results show that the proposed system design method can accurately to the eutrophication of water body environment COD concentration on the remote sensing monitoring of safely and quickly.

Eutrophication of water body environment; COD concentration; Remote sensing monitoring; The system design;

2017-04-06；

2017-04-28。

咸陽師范學(xué)院專項(xiàng)科研基金項(xiàng)目(14XSYK020)；咸陽師范學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(2015054)。

陳玲俠(1977-)，女，陜西渭南人，博士研究生，講師，主要從事GIS教學(xué)方向的研究。

1671-4598(2017)07-0059-04

10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2017.07.015

S127

A