[发明专利]一种基于遥感影像的平原河网水量置换率计算方法及终端

说明书

本发明公开了一种基于遥感影像的平原河网水量置换率计算方法及终端，通过遥感影像建立平原河网围区水系的水面面积和水系水位之间的水面面积‑水位拟合关系；将平原河网围区水系的最低水位到每一水系水位之间的第一水量以差分法进行计算，并将最低水位以下的第二水量采用体积概化公式法计算，两者相加得到每一水系水位所对应的围区水系总水量，以建立平原河网围区水系的水位‑水量拟合关系和水面面积‑水量拟合关系；之后根据上述的拟合关系得到当前时刻的当前围区水系总水量，以计算得到水量置换率。本发明能实时得到水量置换率，且其精度满足河网水系水量质换的计算要求，以及时掌握围区水量调度情况，具有很强的实用性。

技术领域

本发明涉及水生态环境治理技术领域，特别涉及一种基于遥感影像的平原河网水量置换率计算方法及终端。

背景技术

水量置换是引入新水体替换旧水体的过程，是改善河网水环境的重要方法，水量置换率即新水量占总水量的比例，其大小反映了水体的置换程度，是评价水质改善效果的重要指标。

水量置换率的计算方法主要是水质模型模拟方法和遥感估算河道水量方法。其中，水质模型又称水质数学模型，是水体水质变化规律的数学描述，它通过模拟示踪物在河流中的浓度变化来判定水量置换的程度。通过合理假定建立示踪物浓度和水量置换率之间的数值关系，然后依据水体连续性方程、运动方程和对流扩散方程，建立数学模型，进行模拟计算，最后分析不同位置的浓度变化得到水量置换率。在构建模型的过程中需要输入已知的边界条件，如初始浓度、边界浓度、河流边界水位或流量以及河道沿程断面形状等。

水质模型模拟方法理论成熟且较为准确，但是建模工作量大、耗时长，对实测边界条件质量要求较高，在建模过程中需要河道断面形状数据作为模型边界条件，而在实际工程中，特别是在水系众多的河网情况下，河道断面形状资料不易获取且实地测量具有很大的工作量，这大大制约了该方法在实际工程中的应用。在河道断面形状实际测量工作中，常沿程间隔测量，对两个实测断面间的河道断面形状则通过内插获得，这也影响了模拟计算的准确性。此外，河道糙率不易测量，且糙率取值对模型模拟结果也有很大的影响。

而对于遥感估算河道水量方法，已申请的一种技术方案是：采用提取的流域形状(集水区)裁剪流域的遥感影像，然后运用ENVI软件识别裁剪的遥感影像中的水面部分，得到其所占的面积比例，再将流域面积乘以水面面积占比，得到该流域的水面面积。然后将水面面积与遥感影像对应年份的径流量进行关系拟合，实现通过水面面积对河道水量的估算。

上述的遥感估算方法由于河道径流量不易测量，特别是在平原河网中，很难有足够的测量站点，且使用流量站的数据进行关系分析，也只能对该站点控制区域进行求解，不能计算整个水系区域。基于以上原因，现已有的方法存在实测河道边界条件获取难度大、不够准确且建模工作量大的问题，会造成与实际脱离、难以应用的困境。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于遥感影像的平原河网水量置换率计算方法及终端，以实时准确的得到水量置换率。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于遥感影像的平原河网水量置换率计算方法，包括：

步骤S1、通过遥感影像建立平原河网围区水系的水面面积和水系水位之间的水面面积-水位拟合关系；

步骤S2、将所述平原河网围区水系的最低水位到第一水系水位之间的河流水体按照差分法和所述水面面积-水位拟合关系计算得到第一水量；

步骤S3、将所述平原河网围区水系的最低水位以下的第二水量采用体积概化公式法计算，将所述第一水量和所述第二水量进行相加得到所述第一水系水位所对应的围区水系总水量；

步骤S4、重复上述步骤S2和步骤S3，直至得到所述平原河网围区水系内每一个所述水系水位所对应的围区水系总水量，建立所述平原河网围区水系的水位-水量拟合关系和水面面积-水量拟合关系；