[发明专利]一种基于遥感数据的全河段河道断面面积动态监测方法

权利要求书

1.一种基于遥感数据的全河段河道断面面积动态监测方法，其特征是，包括步骤如下：

S1. 获取需要监测河道的长时间序列、高精度的遥感影像，对遥感影像数据进行预处理，获取预处理后的遥感影像；利用已建成的水位监测站点获取河道上相关水位监测站点的水位数据信息、获取时间、地理坐标信息，并利用反距离权重对无监测设备的河道位置的水位信息沿河道进行插值；

S2. 对预处理之后的遥感影像进行水体提取，水体提取采用归一化水指数，将提取的矢量格式的水体数据转化为矢量数据，通过对矢量数据进行测量获取河道的河宽数据；

S3. 根据步骤S1相同地理坐标的水位数据和获取的时间、相同地理坐标在对应时间的遥感影像由步骤S2获得的对应的河宽数据进行相关性分析，构建相同位置不同时刻水位h与河宽k的相关关系式：

；

S4. 利用水位-河宽的相关性关系，通过积分的方式计算相同位置某时刻断面面积S，构建同一地理坐标位置某一时刻断面面积S与相同时刻对应河宽k的相关性关系式：

；

其中，k_min、k分别是同一地理坐标位置河宽的历史最小值和某时刻的河宽值， S为相同地理坐标位置某一时刻的河道断面面积；

S5. 利用获取的全河道的河宽数据与各位置的水位数据进行上述计算，实现全河道断面面积动态监测。

2.根据权利要求1所述的一种基于遥感数据的全河段河道断面面积动态监测方法，其特征是，步骤S1所述的预处理为对遥感数据进行辐射定标、大气校正、正射校正、图像镶嵌、研究区裁切。

3.根据权利要求1所述的一种基于遥感数据的全河段河道断面面积动态监测方法，其特征是，步骤S1所述的利用反距离权重对无监测设备的河道位置的水位信息沿河道进行插值，计算方法如下：

；

其中：H₃为待插值的位置P₃水位数据，H₁、H₂分别为待插值的位置临近的已知水位监测站点P₁、P₂的水位数据， a、b分别表示待插值的位置距邻近点P₁、P₂的距离。

4.根据权利要求1所述的一种基于遥感数据的全河段河道断面面积动态监测方法，其特征是，步骤S2所述的归一化水指数NDWI，计算方法如下所示：

；

式中：NDWI为归一化水指数，B_g为绿波段遥感反射率，B_nir为近红外波段遥感反射率，

其中，-1≤NDWI≤1，一般情况下当NDWI＞0时，地物被判定为水体。

5.根据权利要求1所述的一种基于遥感数据的全河段河道断面面积动态监测方法，其特征是，步骤S2通过ArcGis软件中测量工具对矢量数据进行测量获取全河道的河宽数据。

6.根据权利要求1所述的一种基于遥感数据的全河段河道断面面积动态监测方法，其特征是，步骤S3中相关关系式如下式所示：

或；

式中：h为水位，k为河宽，α、β、γ均为待定系数，可以通过多组水位-河宽数值进行求取。