[发明专利]基于GF-1影像和测高卫星的河流存量计算方法

权利要求书

1.一种基于GF-1影像和测高卫星的河流存量计算方法，包括以下步骤：

步骤1、选取典型河道断面确定实测水文站和观测水文站点，基于高分遥感影像和深度学习技术对站点间水体范围进行监测，获取关键水力学参数；

步骤2、下载和处理选取河流的测高卫星数据，获取指定断面的水位变化数据；

步骤3、通过实测站点的流量数据计算观测站的参考流量，利用水力学流量公式确定河道水体的最小深度；

步骤4、计算观测站点河道流量并与实测值验证；

步骤5、结合监测的流量、河宽和水体平均深度数据，计算断面水体流速，并计算实测站与观测站之间的河道槽蓄量。

2.根据权利要求1所述的河流存量计算方法，其特征在于：所述步骤1包括以下子步骤：

步骤11、选定要观测河道的两个断面水文站，并获取相关实测水位和流量过程数据，以其中一个站点为实测站，另一个为目标站，通过分析目标站的流量变化，并与目标站的实测数据进行对比来验证方法的有效性；

步骤12、指定研究期，下载研究期内5-6景能覆盖两个断面间河道范围的GF-1遥感影像，并对下载的影像进行预处理，标定水体样本；

步骤13、基于深度学习方法和标定的水体样本，对研究河道的水体范围进行识别，获取各遥感观测日的河道水面监测数据；

步骤14、基于河道水体的遥感监测结果和水文站的地形数据，计算两水文站间的水力学参数，包括：河道长度、坡度及各监测日目标站的河道宽度。

3.根据权利要求1所述的河流存量计算方法，其特征在于：所述步骤2包括以下子步骤：

步骤21、下载监测河道水文站附近的测高卫星数据，根据卫星测高原理，将读取的测高数据代入水面测高公式进行计算，河道测高水位计算公式为：

Height＝Altitude–Range–Geo–Cor (1)

其中，Height为河道水位正高；Altitude为测高仪的椭球高；Range为测高仪的观测距离；Geo为大地基准面相对于参考椭球面高度；Cor为各项观测误差修正；

步骤22、结合河道水体范围的遥感监测结果，提取水文站断面范围内的测高数据点，经算数平均，得到观测日水文站的测高监测水位高度。

4.根据权利要求1所述的河流存量计算方法，其特征在于：所述步骤3包括以下子步骤：

步骤31、分析研究期内实测水文站的流量数据，获取实测站90％频率下的流量；

步骤32、根据实测站流量和汇流面积信息，计算目标站的参考流量，计算公式为：

其中，Q₉₀是实测站点流量的90％；A^T是目标水文站的汇流面积；A^M是实测断面的汇流面积；

步骤33、根据水力学经验流量公式，计算河道水体的最小深度，流量的计算公式为：

Q＝7.22W^1.02Y^1.74S^0.35 (3)

其中，7.22是流量系数；W为河道宽度；S为河道纵向坡度；因此利用该式求解Q的关键是如何建立河道水面高度H与河道平均水深Y的联系。

5.根据权利要求1所述的河流存量计算方法，其特征在于：所述步骤4包括以下子步骤：

步骤41、利用式(3)计算目标站的流量；

步骤42、将目标站的遥感监测流量与实测值进行比对，验证遥感观测的结果精度。

6.根据权利要求1所述的河流存量计算方法，其特征在于：所述步骤5包括以下子步骤：

步骤51、基于目标站的河道流量、河宽及平均水深数据，计算断面面积和流速，计算公式为：

其中，v是断面水体流速；W为河宽；Y为水体平均深度；

步骤52、利用断面流速和流量数据，计算两断面间的河道槽蓄量，计算方法如下：

步骤521、当断面为自河源起第一个断面时，槽蓄量为：

其中，Q_riv是槽蓄量；Q₁是断面流量；t是水体从河源流至监测断面的时间；

步骤522、当两断面间无支流汇入，或汇入支流水量较小时，槽蓄量为：

其中，Q₁和Q₂是两断面的流量，t是水体在两断面间的传播时间；

步骤523、当两断面间有明显支流汇入时，槽蓄量为：

其中，Q₃是支流汇入的流量。