[发明专利]基于GF-1影像和测高卫星的河流存量计算方法

说明书

本发明公开了一种基于GF‑1影像和测高卫星的河流存量计算方法，包括：(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；(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；(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；(4)计算观测站点河道流量并与实测值验证；(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。本发明实现了大尺度上的河道水量动态监测，有助于遥感监测技术在水资源管理业务中的应用和推广。

技术领域

本发明涉及水资源遥感监测技术领域，特别涉及一种基于GF-1影像和测高卫星的河流存量计算方法。

背景技术

河道槽蓄量是地表水资源量的重要组成部分，同时槽蓄量计算也是河道演变分析、防洪调度的重要内容(陈望春，2017)。实现对河道槽蓄量的准确监测和模拟，不仅对流域开发及河道治理关系重大，同时也可直接服务于地表水资源量评估，支撑水资源的科学管理。

常见的监测河道槽蓄量的方法包括断面法(王伟，2014)、基于DEM的方法(李欣，2016)、水沙平衡法等。断面法是根据实测水下地形，按几何方法直接计算河道泥沙冲淤体积，并累加得到河道槽蓄量；基于DEM的方法是根据计算河道的数字高程模型，累积构成TIN的每个三角形区域上的槽蓄量；水沙平衡法分别计算上、下测站和区间输沙量，基于沙量平衡进行河道槽蓄量计算(张夏林，2006)。这些方法已在不同河段得到应用，并取得较好效果。但上述方法均受实际观测资料的限制，如地形、输沙量等，且只能监测指定断面间的槽蓄量，难以实现全河道的槽蓄量观测。

随着遥感技术的发展，通过遥感监测可获取越来越多的河道水力学参数，如河道宽度、河长等。而测高卫星技术的进步，又使通过卫星监测河道水位高度成为可能，由此产生了基于遥感数据的河道断面流量监测技术(Birkinshaw，2014)。同时，河道槽蓄量可根据断面流量及水体在断面间的传播时间确定(聶日霍夫斯基，1958)，但需以获取准确的水体流速为基础。

因此，将遥感监测技术用于河道槽蓄量监测，可充分发挥空间覆盖广、监测频次高的优势。但基于遥感数据获取高精度河道水体分布、并基于遥感监测计算槽蓄量的技术问题尚未解决。

参考文献

陈望春，郑静，张涛，等.汉江下游沙洋至汉口河段槽蓄量计算分析[J].水利水电快报，2017,38(1)：41-44。

王伟，叶敏，刘静波.河道槽蓄量计算模块功能设计与实现[J].人民长江，2014,45(2)：66-70。

李欣，张学明.水文传感网环境下的河道槽蓄量自动计算[J].测绘地理信息，2017,42(6)：50-52。

张夏林，翁正平，田宜平.基于DEM模型的河道槽蓄量计算方法与结果可视化[J].长江科学院院报，2006,23(2)：13-16。

Birkinshaw S J,Moore P,Kilsby C G,et al.Daily discharge estimation atungauged river sites using remote sensing[J].Hydrological Process,2014,28:1043-1054。

聶日霍夫斯基，岳進.多支流河段河槽蓄水量的确定[J].水文工作通讯，1958,(5)：7-9。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，将深度学习与已有的河道流量监测技术结合，提供了一种基于GF-1影像和测高卫星的河流存量计算方法，解决了如何基于现有的遥感监测技术，获取河道断面间的槽蓄量的问题。

为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：