[发明专利]无地面水文数据支持的水库蓄水变化量遥感监测方法

说明书

本发明公开了无地面水文数据支持的水库蓄水变化量遥感监测方法，属于遥感图像应用领域。首先光学遥感卫星和合成孔径雷达遥感卫星获取监测水库图像，并进行处理。然后利用GIS技术提取水库水体面积，根据水库经纬度位置，获取数字高程模型DEM数据，读取DEM数据的最大值和最小值，以高程最小值为基准，按照1米的间隔计算高程差值，作为有效水位值的区间。最后采用Arcmap软件，输入区间内的各有效水位值，利用GIS技术计算水体面积。利用Matlab软件对不同水位值和对应水体面积进行二阶拟合，求解二阶系数。根据棱台模型，按照需要选择遥感数对应的两个时相，计算两个时相间水库蓄水量的变化值V。本发明突破了原有技术的限制，发挥了遥感数据的优势。

技术领域

本发明属于遥感图像应用领域，具体涉及一种无地面水文数据支持的水库蓄水变化量遥感监测方法。

背景技术

水库和湖泊是地表水体的主要存在形式，它既是一个自然综合体，又是一个经济综合体，具有多方面的功能，如调节河川径流、防洪、供水、灌溉、发电、养殖、航运、旅游以及改善环境等，具有重要的社会、经济和生态意义。

据水利部数据统计，2017年，我国已建成各类水库98795座，总库容达9035亿立方米。然而我国大部分的中小型水库缺乏直接、客观的水文监测设备，不具备地面水文数据条件，从而给当地的水资源调度和管理带来了困难。同时水力发电具备可再生、可调节和洁净等多种优势，目前全世界水利发电量占所有发电量总和的19％，有62个国家依靠水电为其提供40％以上的能源。而水库蓄水变化量将能够直观的反应水电站运行状态，间接体现当地的电力供应情况。同时水库通过调节蓄水量，能够保障防洪安全、供水安全、粮食安全和生态安全，但是在国际流域内的各个国家之间，特别是在发展中国家之间，并不能分享近实时水库蓄水量变化信息。因此及时掌握全球水库蓄水量的变化具有重要的意义。

卫星遥感信息具有周期性、宏观性和现势性等特点，因此，运用遥感技术进行水库水资源的监测，有着快速、同步对比和实时性等优势。传统求取水库库容的方法是依托于测绘手段，通过对水底地形成图，结合水位合成三维信息，并计算库容生成库容曲线。后续通过地面水文设备获取水库某时刻的水位，利用水库固有的“库容曲线”，并以此推算实际库容。而基于遥感的水库库容监测方法主要是利用地面水文观测数据、卫星遥感影像计算水库面积以及高程数据，通过建立面积-库容模型，完成水库库容测算。

这两种方法都需要获取地面的水文信息，对于缺乏水文观测数据的情况，则很难求取库容，计算水库蓄水变化量。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种水库蓄水变化量的监测方法，在无地面水文数据的情况下，利用卫星遥感图像和DEM数据，准确提取水库两个时间段内的水量变化；具体是一种无地面水文数据支持的水库蓄水变化量遥感监测方法。

所述方法包括如下步骤：

步骤一、利用光学遥感卫星和合成孔径雷达遥感卫星对某监测水库进行检测，获取若干监测图像，并对各图像分别进行处理。

对光学遥感卫星采集的遥感图像进行大气校正和正射校正处理；

对雷达遥感卫星采集的遥感图像进行正射校正处理。

步骤二、在经过处理后的遥感图像中利用GIS技术提取水库水体面积S_RS。

具体为：利用GIS软件进行人工解译，在每张遥感图像上勾画水体图斑矢量，从而获取各个时间点的水体的面积。

步骤三、根据水库经纬度位置，获取对应区域范围内的数字高程模型DEM数据。

步骤四、根据该水库区域范围，对DEM数据进行裁切，确保DEM数据完整覆盖该水库区域范围。

步骤五、读取DEM数据的最大值和最小值，以高程最小值为基准，按照1米的间隔计算高程差值，从而作为有效水位值的区间。