[發明專利]一種基于有限固定斷面地形與遙感影像資料生成二維地形的方法

有效

• 申請號: 202110286055.3
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN112967354B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 夏軍強;王英珍;程亦菲;鄧珊珊;周美蓉;劉鑫
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06T11/20
• 分類號: G06T11/20;G06T3/40
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 李煒

本發明公開了基于有限固定斷面地形與遙感影像資料生成二維地形的方法，包括：1、獲取遙感影像資料，確定相關河段左右兩岸水邊線及江心洲灘邊界的位置；2、獲取河段沿程各固定斷面地形資料與端點的大地坐標，劃分灘槽，估算最大淹沒范圍，計算各固定斷面的左右側邊界位置；3、在遙感影像中添加實測各固定斷面位置、各斷面的主槽區域及最大淹沒范圍的左右側邊界位置；4、基于區域邊界、左右岸邊界線，采用Delft 3D生成主槽區域加密的二維曲線網格；5、基于Delft 3D生成的二維曲線網格進行地形插值，最終生成研究區域的二維地形。本發明可以突破由于水下地形測量數據匱乏造成的河道二維數值模擬精度不足的技術瓶頸，具有重要的科學意義和工程實用價值。

技術領域

本發明屬于河床演變學與河流動力學技術領域，具體涉及一種基于有限固定斷面地形與遙感影像資料生成二維地形的方法。

背景技術

河道數字地形是二維水沙數學模型計算的初始河床地形條件，也是河道二維水流流速場、泥沙濃度場及河勢演變可視化的基礎數據。黃河下游社會經濟的發展對洪水預警手段和防洪減災能力提出了更高要求，如何提高二維水沙模型的計算精度成為關鍵。

對于二維模型而言，其模擬結果能否反映實際情況取決于計算網格上底部高程插值結果的好壞。常用的底部高程數據來源于數字地面模型(DTM)和固定斷面上的起點距—高程數據。對于常年淹沒的河道，DTM無法提供有用的信息。黃河下游河道隨著上游來水來沙不斷發生沖淤變化，特別是主槽變化劇烈，河勢演變較快。盡管每年汛前、汛后都進行大斷面觀測，但固定觀測大斷面的布設間距一般較大，采用傳統的方法很難精確獲取整個下游河道的地形數據。目前獲取河道地形的方法主要有三種，第一種是利用河道地形圖及衛星圖像或遙感影像，提取所需的地形數據。由于河道地形測量周期長，投入經費大，而遙感影像又沒有水下地形數據，很難滿足實際應用中對地形數據的需要；第二種方法是利用實測大斷面數據和水位流量關系進行手工內插河道斷面，這種方法耗時耗力，錯誤率高，難以滿足生產中對河槽地形時效性和精度的要求；第三種方法是采用曲面內插技術，結合衛星圖像、遙感影像數據、河道觀測大斷面資料及下游關鍵控制點的水位流量關系，可以快速生成黃河下游河道地形，但內插斷面時效性有待提高。

因此對缺乏水下地形測量數據的河道提出一種基于有限固定斷面地形與遙感影像資料生成河道二維地形的方法，具有重要的科學意義及工程實用價值。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種基于有限固定斷面地形與遙感影像資料生成二維地形的方法，該方法可以在資料有限的情況下生成一個較為準確的二維地形，提高計算精度。

本發明提供的技術方案如下：

一種基于有限固定斷面地形與遙感影像資料生成二維地形的方法，包括以下步驟：

步驟1.獲取遙感影像資料，確定對應時間該河段兩岸水邊線及江心洲灘邊界位置：

步驟2.獲取河段沿程各固定斷面地形資料與端點的大地坐標，根據洪水量級，估算可能的最大淹沒范圍，確定計算河段內各固定斷面的左右側邊界位置；

步驟3.在遙感影像中添加實測各固定斷面位置、各斷面的主槽區域及最大淹沒范圍的左右側邊界位置；

步驟4.基于研究區域邊界、左右岸邊界線，采用Delft 3D生成主槽區域加密的二維曲線網格；

步驟5.基于Delft 3D生成的二維曲線網格進行地形插值，最終生成加密后的二維地形網格。

進一步，所述步驟1包括以下子步驟：

步驟1.1下載對應時間的遙感影像，合成遙感影像中的多個不同波段；

步驟1.2利用水體指數計算公式計算陸域與水體邊界及江心洲灘邊界；