[發明專利]一種河湖歷史水位量算方法

有效

• 申請號: 201810158251.0
• 申請日: 2018-02-25
• 公開（公告）號: CN108469255B
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 馬力;高圣益;楊愛明;鄧慶海;甘欣亮;喻靜敏
• 申請（專利權）人: 長江空間信息技術工程有限公司（武漢）
• 主分類號: G01C13/00
• 分類號: G01C13/00;G06K9/00;G06T7/30
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏鋒

本發明公開了一種河湖歷史水位量算方法。它包括如下步驟：獲取現狀地形，采集河湖區域的低水位期間的高分辨率衛星立體像對，基于衛星攝影測量技術對現狀地形進行地形測繪，獲取現狀地形的數字高程模型；確定時間序列歷史水線，采集河湖區域的時間序列衛星影像，采用人機交互判讀的方式勾繪衛星影像上的河湖水邊線，獲取河湖時間序列歷史水線；建立坐標基準一致性，以所述現狀地形的坐標基準為依據，采用影像配準的方式，將所述時間序列衛星影像和時間序列歷史水線配準到所述現狀地形上，在所述時間序列衛星影像、時間序列歷史水線和現狀地形之間建立一致的坐標基準；量算時間序列歷史水線高程。本發明具有量算精準、快速的優點。

技術領域

本發明涉及水資源監測領域，具體地說它是一種河湖歷史水位量算方法。更具體地說它是一種基于多時相高分辨率衛星影像和攝影測量技術獲取歷史時期河湖水位的方法。

背景技術

河湖歷史水位對于分析河湖演變、庫容變化、水文狀況、河道特征等具有十分重要的意義。然而，對于地域偏遠、人煙稀少的內陸河湖，常規的水文觀測無法提供有效、持續的水位觀測值，導致水文水位歷史資料缺失或不足，河湖歷史水位的準確確定存在相當的技術難度。

現有技術“水位庫容曲線的衛星影像測定方法研究”(陳曦等，人民長江，2013年10月)中公開了一種從衛星影像中提取水庫面積，通過建立面積-水位函數模型，從而確定水庫水位的方法，然而受制于面積-水位函數模型，此方法僅適用于封閉的水體水位計算。另外，通常采用的基于現場痕跡調查和經驗公式計算的方法存在水位歷史狀態難以準確確定、坐標基準不一致、量算精度較低、水位關系一致性差等問題。現有研究表明，由于缺少足夠的歷史信息，目前歷史水位量算的方法存在很大的局限性，難以較為準確的確定河湖的歷史水位值，不能滿足實際工作中高精度量算的需求。

因此，需要設計高精度的河湖歷史水位量算方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種河湖歷史水位量算方法，能夠提供精準、快速的量算一定尺度的時間序列的河湖水位數據，揭示河湖時空變化特征，對于不同地區河湖水資源利用和生態環境監測，以及河湖區域經濟發展、生態系統格局變化的研究都有重要意義。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：一種河湖歷史水位量算方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：獲取現狀地形,采集河湖區域的低水位期間的高分辨率衛星立體像對，基于衛星攝影測量技術對現狀地形進行地形測繪，獲取現狀地形的數字高程模型；

步驟2：確定時間序列歷史水線，采集河湖區域的時間序列衛星影像，采用人機交互判讀的方式勾繪衛星影像上的河湖水邊線，獲取河湖時間序列歷史水線；

步驟3：建立坐標基準一致性，以步驟1中所述現狀地形的坐標基準為依據，采用影像配準的方式，將步驟2中所述時間序列衛星影像和時間序列歷史水線配準到所述現狀地形上，在所述時間序列衛星影像、時間序列歷史水線和現狀地形之間建立一致的坐標基準；

步驟4：量算時間序列歷史水線高程，利用所述時間序列歷史水線進行高程量算，得到各歷史水線對應的河湖歷史水位值。

在上述技術方案中，步驟4中，歷史水線高程量算包括如下步驟，

1)歷史水線離散化

采用抽樣的方法，在歷史水線上抽取離散的水位點，作為高程量算的樣本點；

2)水位點高程量算

在步驟1中所述數字高程模型上測量所述離散的水位點的高程數值；計算上述水位點高程數值的中位數作為歷史水位數值，得到所述歷史水線的歷史水位值。

在上述技術方案中，所述抽樣方法為隨機抽樣或者系統抽樣。

本發明具有如下優點：