[發明專利]基于多源遙感數據獲取水位的冰湖體積估算方法

有效

• 申請號: 202010097891.2
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111324952B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 蘇鵬程;劉晶晶;汪洋
• 申請（專利權）人: 中國科學院水利部成都山地災害與環境研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T17/00;G01B21/00
• 代理公司: 成都賽恩斯知識產權代理事務所(普通合伙) 51212
• 代理人: 張帆;張端陽

本發明提供了一種基于多源遙感數據獲取水位的冰湖體積估算方法，包括：步驟1，對遙感數據進行預處理；步驟2，根據預處理的遙感數據對冰湖進行解譯，從而通過歷年來冰湖水位線的變化，獲得歷年的水位線高程；步驟3，基于冰湖發育前或消失后的地形數據和歷年的水位線高程構造出冰湖發育后的真實地形模型；步驟4，設定冰湖表面海拔高程(絕對或相對高程均可)，通過與真實地形模型進行挖填方計算求出冰湖增長的體積。本發明使用遙感衛星數據優勢明顯，特別對于高海拔缺乏基礎觀測數據的地區，無地面監測難以連續觀測記錄甚至無觀測記錄數據的冰湖，能使用遙感數據進行連續監測，發揮遙感數據優勢，成本較低，數據結果可靠。

技術領域

本發明涉及冰湖體積計算領域，特別涉及一種基于多源遙感數據獲取水位的冰湖體積估算方法。

背景技術

冰湖是指在形成過程中與冰川作用直接相關的一類湖泊的總稱，是冰川變化的產物，由冰川活動或退縮產生的融水匯聚而成，一般形成于高海拔地區。嚴格意義上講，冰湖體積并不能真正直接測量，只能通過間接計算獲得。

現有的主流獲得冰湖體積的方法主要有兩種：

第一，在野外通過水下聲吶等儀器對冰湖進行測深，獲得冰湖湖底的等深線從而通過軟件建立水下三維模型而計算出冰湖的體積，這種方式雖然得到的冰湖體積比較精確，但是成本較高，對于高海拔高寒地區的冰湖難以進行測量，也難以大范圍大規模的測量各個冰湖的體積。

第二，由于相同類型的冰湖形成的規律大致相同，在重力、巖性等因素相同或相近的情況下，冰湖湖底的形狀大致一致，通過大量已知冰湖的面積與體積的關系建立經驗模型公式，從而來推測未知冰湖的體積，這種方式的優勢在于能大范圍規模的計算出研究區域內各個冰湖的體積，但是準確度并不高，受各個因素的影響，其實湖底的情況其實是有較大的差異的，在精度要求高的工程中是不適用的。

發明內容

本發明提供了一種基于多源遙感數據獲取水位的冰湖體積估算方法，以解決至少一個上述技術問題。

為解決上述問題，作為本發明的一個方面，提供了一種基于多源遙感數據獲取水位的冰湖體積估算方法，包括：步驟1，對遙感數據進行預處理；步驟2，根據預處理的數據對冰湖進行解釋，從而通過歷年來冰湖水位線的變化，獲得歷年的水位線高程；步驟3，基于冰湖發育前或消失后的地形數據和歷年的水位線高程構造出冰湖發育后的真實地形模型；步驟4，設定冰湖表面的絕對海拔和區域，通過與真實地形模型進行挖填方計算求出冰湖增長的體積。

優選地，預處理使用ENVI軟件或者是ERDAS軟件對獲取的遙感數據進行預處理。

優選地，遙感影像的預處理方法采用以下方式之一：

(1)正射校正：通過在像片上選取一些地面控制點，并利用原來已經獲取的該像片范圍內的數字高程模型(DEM)數據，對影像同時進行傾斜改正和投影差改正，將影像重采樣成正射影像；

(2)幾何校正：通過一系列的數學模型來改正和消除遙感影像成像時因各種因素導致的原始圖像上各地物的幾何位置、形狀、尺寸、方位等特征與在參照系統中的表達要求不一致時產生的變形；

(3)圖像融合：多源通道所采集到的關于同一目標的圖像數據經過圖像處理和計算機技術等，最大限度的保留各自通道的有利信息，最后綜合成更高質量、更好空間分辨率的圖像，優選地，由于冰湖水位在不同時期并不一致，隨時處于變動狀態，圖像融合必須使用同一時期的影像進行融合，最好是使用同一衛星的同一景影像，以保證冰湖邊界的一致性。

優選地，步驟2采用以下方式之一或結合：

(1)采用人工解譯的方法對目標冰湖進行邊界的圈定，在遙感影像上對冰湖的識別主要通過影像上的形狀、顏色、紋理以及在不同波段組合因光譜反射率與其他地物不同從而呈現的不同的色彩特征；