[發(fā)明專利]一種灘涂濕地地形快速測(cè)量的遙感遙測(cè)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410041355.5
• 申請(qǐng)日: 2014-01-28
• 公開（公告）號(hào): CN103791890A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁賢榮;夏娟;康彥彥;茅志兵;孫玉龍;葛小平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C11/00
• 分類號(hào): G01C11/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種地形測(cè)量方法，特別是涉及一種灘涂濕地地形快速測(cè)量的遙感遙測(cè)方法。

背景技術(shù)

基于經(jīng)緯儀及現(xiàn)代全站儀的傳統(tǒng)地形測(cè)量方法屬實(shí)地測(cè)量方法，它對(duì)區(qū)域地形測(cè)量的技術(shù)路線是由點(diǎn)到線再到面的地形測(cè)量方法。實(shí)地測(cè)量作業(yè)條件艱苦，效率低，財(cái)力消耗大。

水下地形測(cè)量主要是船載測(cè)試儀測(cè)量。江河湖海濱岸區(qū)域?yàn)┩繌V布，灘涂地形測(cè)量是一項(xiàng)長(zhǎng)期困擾的難題，“船測(cè)難上灘，人測(cè)難下水”。船載測(cè)測(cè)量水下地形方法受船舶需要足夠的水深（吃水）才能航行的限制，測(cè)船不能深入淺水灘涂測(cè)量。灘涂水深淺緩，尤其是水位變動(dòng)的灘涂，如潮汐影響的灘涂，人力徒步測(cè)量通行困難，灘涂泥深、灘陷、溝槽多變，不僅測(cè)量效率低下，而且存在人身及設(shè)備安全風(fēng)險(xiǎn)。因而大面積灘涂長(zhǎng)期缺少實(shí)測(cè)地形資料，如江蘇岸外的淤泥質(zhì)潮灘濕地。

攝影測(cè)量是建立在地物攝影像對(duì)基礎(chǔ)上的光學(xué)影像測(cè)量方法。該方法適宜于地形起伏較大的山地丘陵地形測(cè)量，但灘涂濕地地形極為平緩難，難以形成有效的立體攝影像對(duì)，不適宜于灘涂濕地地形測(cè)量。

機(jī)載激光探測(cè)和測(cè)距系統(tǒng)技術(shù)（LiDAR）可快速獲得大范圍灘涂地形信息（Guo?Q?H?et?al.,?2010），Blott等在英國(guó)Abbotts?Hall海岸使用LiDAR數(shù)據(jù)構(gòu)建DEM（Blott?S?J?et?al.,?2004)?；但LiDAR技術(shù)受到灘涂植被、質(zhì)地等差異，施測(cè)時(shí)的天氣和潮汐條件，以及生產(chǎn)成本等多重測(cè)量因素制約，在灘涂動(dòng)態(tài)觀測(cè)和歷史演變研究方面需要一種大面積同步、快速測(cè)量的方法，LiDAR仍然難以發(fā)揮其長(zhǎng)系列監(jiān)測(cè)的作用。

基于遙感水邊線的潮灘地形反演方法研究成果頗豐，其原理是將水邊線作為測(cè)量潮灘區(qū)域高程的高度計(jì)，水陸交界線的水平位置由水邊線決定，而垂直高度信息則來(lái)自成像時(shí)刻的潮高。運(yùn)用水邊線提取方法提取出水邊線，結(jié)合動(dòng)力模型或者實(shí)測(cè)斷面數(shù)據(jù)計(jì)算出瞬時(shí)海面高度，即可構(gòu)建潮灘數(shù)字地形（Mason?D?C?et?al.,?1995,?1997,?2001;?Ryu?J?H?et?al.,?2002；White?K?et?al.，1999；韓震等，2005；鄭宗生等，2008)。前人往往采用水動(dòng)力學(xué)模型或者實(shí)測(cè)的斷面數(shù)據(jù)進(jìn)行水邊線高程賦值，對(duì)于大面積的缺乏水下地形資料的潮灘區(qū)域而言，水動(dòng)力學(xué)模型模擬的精度不高，而人工實(shí)測(cè)斷面往往不能滿足大范圍的賦值需要，因此這兩種賦值方法得到的地形誤差均相對(duì)較大。另外，此類水邊線方法未集成同步水位觀測(cè)系統(tǒng)，反演的地形數(shù)據(jù)可用于灘涂演變分析，但不足以發(fā)展成為具有可操作的灘涂地形監(jiān)測(cè)方法體系。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種灘涂濕地地形快速測(cè)量的遙感遙測(cè)方法，集成現(xiàn)代衛(wèi)星遙感和水文遙測(cè)技術(shù)，將大面積遙感同步監(jiān)測(cè)與連續(xù)水位遙測(cè)系統(tǒng)相結(jié)合，提出了水位觀測(cè)基線與遙感水邊線的高程信息集成方法，將二維遙感影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三位灘涂地形信息，建立江河湖海及水庫(kù)等濱岸灘涂濕地地形的快速測(cè)量方法。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案：

一種灘涂濕地地形快速測(cè)量的遙感遙測(cè)方法，包括以下步驟：

步驟1，確定監(jiān)測(cè)灘涂濕地及其相關(guān)水域的范圍和監(jiān)測(cè)時(shí)間范圍；

步驟2，在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)建立兩個(gè)以上的水位遙測(cè)站，同時(shí)根據(jù)各水域水力聯(lián)系特征，沿監(jiān)測(cè)區(qū)域縱向構(gòu)建實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的水位遙測(cè)站網(wǎng)和水位觀測(cè)基線，提取水位觀測(cè)基線上不同時(shí)間的觀測(cè)水位線；所述水位觀測(cè)基線由兩個(gè)以上水位遙測(cè)站的連接折線形成，所述觀測(cè)水位線是基于沿水位觀測(cè)基線的各水位遙測(cè)站的實(shí)測(cè)水位數(shù)據(jù)的聯(lián)線，采用樣條函數(shù)插值方法擬合形成；所述水位觀測(cè)基線與觀測(cè)水位線的走向均與遙感水邊線的縱向總體平行；

步驟3，收集監(jiān)測(cè)區(qū)域的多源多時(shí)相衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，并提取二維遙感水邊線；

步驟4，采用空間臨近的賦值方法，將每條遙感水邊線上的水邊點(diǎn)向時(shí)間同步的觀測(cè)水位線作垂線，并將觀測(cè)水位線垂足的水位值賦給對(duì)應(yīng)的遙感水邊點(diǎn)，完成一組同步觀測(cè)水位線和遙感水邊線的高程信息集成，以此類推將每條二維遙感水邊線轉(zhuǎn)化為三維遙感水邊線，從而獲得系列三維遙感水邊線；

步驟5，采用空間內(nèi)插方法，根據(jù)系列三維遙感水邊線，構(gòu)建灘涂濕地?cái)?shù)字地形模型，生成受測(cè)灘涂濕地的數(shù)字地形；

步驟6，利用監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的新近實(shí)測(cè)地形數(shù)據(jù)，采用總體平均高程對(duì)比方法，在重疊測(cè)區(qū)或重疊斷面，對(duì)遙感遙測(cè)的灘涂數(shù)字地形與新近實(shí)測(cè)地形進(jìn)行精度檢驗(yàn)，最終完成監(jiān)測(cè)區(qū)域的灘涂濕地地形圖。