Initial commit of WQ_GUI
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# 水质参数反演分析系统 (Water Quality Inversion Analysis System)
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[](https://www.python.org/downloads/)
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[](https://opensource.org/licenses/MIT)
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[]()
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基于遥感影像处理和机器学习技术的水质监测专业软件系统，集成了完整的水域识别、耀斑处理、光谱提取、模型训练和预测分析流程。
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## 🚀 主要特性
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- **多算法耀斑去除** - 支持Goodman、Kutser、Hedley、SUGAR等多种去耀斑算法
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- **智能水域识别** - 基于NDWI阈值分割和Shapefile掩膜的自动水域提取
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- **机器学习建模** - 支持多种机器学习算法（随机森林、XGBoost、神经网络等）
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- **非经验统计回归** - 基于物理原理的叶绿素a、总氮、总磷等参数反演
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- **高精度空间插值** - 距离扩散插值生成平滑的水质分布图
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- **可视化分析** - 丰富的图表展示和空间分布可视化
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- **用户友好界面** - 基于PyQt5的图形化操作界面
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## 📋 系统要求
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### 硬件要求
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- **处理器**: Intel Core i5 或同等性能以上
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- **内存**: 8GB RAM（推荐16GB）
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- **存储**: 至少10GB可用空间
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- **显卡**: 支持OpenGL 3.0以上
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### 软件要求
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- **操作系统**: Windows 10/11, Linux, macOS
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- **Python版本**: 3.8+
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- **必要依赖**: GDAL, NumPy, Pandas, Scikit-learn, PyQt5等
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## 🛠️ 安装
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### 方式1：从源码安装
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```bash
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# 克隆仓库
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git clone https://github.com/waterquality/water-quality-inversion.git
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cd water-quality-inversion
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# 创建虚拟环境
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python -m venv venv
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source venv/bin/activate # Linux/macOS
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# 或
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venv\Scripts\activate # Windows
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# 安装依赖
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pip install -r requirements.txt
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# 安装包
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pip install -e .
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```
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### 方式2：使用pip安装
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```bash
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pip install water-quality-inversion
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```
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## 🎯 快速开始
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### 图形界面模式
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```bash
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water-quality-gui
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```
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### 命令行模式
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```bash
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water-quality-pipeline --config config.yaml
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```
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### Python API
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```python
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from water_quality_inversion import WaterQualityInversionPipeline
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# 创建流水线实例
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pipeline = WaterQualityInversionPipeline()
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# 运行完整分析流程
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pipeline.run()
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```
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## 📖 使用指南
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### 基本工作流程
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1. **步骤1: 水域掩膜生成**
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- 支持Shapefile文件或NDWI自动提取
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- 生成水域范围的栅格掩膜
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2. **步骤2: 耀斑区域检测**
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- 支持Otsu、Z-score、百分位数等多种检测方法
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- 生成耀斑区域掩膜
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3. **步骤3: 耀斑去除**
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- Goodman、Kutser、Hedley、SUGAR四种算法
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- 支持多种插值修复方法
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4. **步骤4: 数据预处理**
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- CSV数据清洗和异常值检测
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- 数据标准化和特征工程
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5. **步骤5: 光谱提取**
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- 基于采样点的光谱特征提取
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- 支持多种采样半径和统计计算
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6. **步骤5.5: 水质指数计算**
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- 基于光谱特征计算水质指数
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- 支持自定义公式和18种水质参数
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7. **步骤6: 机器学习建模**
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- 支持18种机器学习算法
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- 11种光谱预处理方法
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- 3种数据划分策略
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8. **步骤6.5: 非经验统计回归**
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- 6种水质参数的非经验模型
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- 基于物理原理的参数反演
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9. **步骤6.75: 自定义回归分析**
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- 完全自定义的回归分析
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- 探索性数据分析工具
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10. **步骤7: 采样点生成**
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- 规则网格采样点生成
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- 智能边界处理
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11. **步骤8/8.5/8.75: 参数预测**
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- 机器学习预测
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- 非经验模型预测
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- 自定义回归预测
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12. **步骤9: 分布图生成**
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- 空间插值和栅格化
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- 多格式输出（GeoTIFF, PNG, PDF）
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## 🏗️ 项目结构
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water-quality-inversion/
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├── src/ # 源代码目录
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│ ├── core/ # 核心算法模块
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│ │ ├── glint_removal/ # 耀斑去除算法
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│ │ ├── modeling/ # 建模算法
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│ │ └── prediction/ # 预测算法
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│ ├── preprocessing/ # 数据预处理模块
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│ ├── postprocessing/ # 后处理模块
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│ ├── visualization/ # 可视化模块
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│ ├── utils/ # 工具函数
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│ └── gui/ # GUI界面
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├── data/ # 数据目录
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│ ├── input/ # 输入数据
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│ ├── output/ # 输出结果
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│ └── models/ # 模型文件
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├── docs/ # 文档目录
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├── scripts/ # 构建和部署脚本
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├── tests/ # 测试目录
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├── requirements.txt # 依赖文件
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├── setup.py # 安装配置
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├── pyproject.toml # 项目配置
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└── README.md # 项目说明
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## 🤝 贡献
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欢迎贡献代码！请查看 [CONTRIBUTING.md](CONTRIBUTING.md) 了解详细信息。
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### 开发环境设置
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```bash
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# 安装开发依赖
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pip install -e ".[dev]"
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# 运行测试
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pytest
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# 代码格式化
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black src/
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isort src/
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# 类型检查
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mypy src/
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```
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## 📄 许可证
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本项目基于 MIT 许可证开源 - 查看 [LICENSE](LICENSE) 文件了解详情。
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## 📚 引用
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如果您在研究中使用了本系统，请引用：
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```bibtex
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@software{water_quality_inversion,
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title = {Water Quality Inversion Analysis System},
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author = {Water Quality Research Team},
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url = {https://github.com/waterquality/water-quality-inversion},
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version = {1.0.0},
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year = {2025}
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}
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```
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## 📞 联系我们
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- **项目主页**: https://github.com/waterquality/water-quality-inversion
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- **问题反馈**: https://github.com/waterquality/water-quality-inversion/issues
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||||
- **邮箱**: support@waterquality.com
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## 🙏 致谢
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感谢所有为本项目做出贡献的开发者们！
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**水质参数反演分析系统** - 让水质监测更智能、更精准！
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