[发明专利]一种基于遥感数据的河道复式断面水位观测方法

说明书

本发明涉及一种基于遥感数据的河道复式断面水位观测方法，属于卫星遥感和河道测量技术领域。步骤为先获取河道复式断面的基础勘测数据，获取所需观测河道断面的遥感影像，通过计算归一化差异水体指数提取水体，测量待测河面河宽的像元个数n，计算待测河面的河宽，根据河道断面河面宽度计算分析该河道断面的水深hsubgt;深/subgt;，由该断面水深进而获得该断面的水位h。本发明根据遥感影像实时数据，能及时有效地观测水位，大大提高了效率。

技术领域

本发明涉及一种水位观测方法，特别涉及一种基于遥感数据的河道复式断面水位观测方法，属于卫星遥感和河道测量技术领域。

背景技术

水位是反映水体、水流变化的重要标志，水位观测可直接用于水文情报预报，为防汛抗旱、灌溉、水利工程的建设、运用和管理等及时提供水情信息，同时水位也是水库、河道等防汛的重要资料，是防汛抢险的主要依据。目前水位的观测设备可分为直接观测和间接观测设备两种。直接观测以人工直接读取水尺为主，此方法设备简单，使用方便，但工作量大，需人值守。间接观测设备多采用电子、机械、压力等感应作用，间接反映水位变化，但设备构造复杂，需具备网络、电力等基础条件，后期维护费用和技术要求较高，因此需要投入较大的人力物力成本。

实际河道往往是复杂，通常是呈阶梯状的复式断面，特别是一些中小河道，测量的难度和成本更高。现有技术中有将河道横断面通过拟合观测数据与汇流过程中水文参数的关系曲线来观测水位变化的，但实际应用中精度和速度都不够理想，特别是防汛抢险紧急的时候。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足，而提供一种基于遥感数据的河道复式断面水位观测方法，以河道复式断面勘测数据为基础，结合遥感影像对河道复式断面的水位进行分析计算，可以有效减少人力、物力资源的浪费，并实现对河道复式断面的常态化监测。

本发明采取的技术方案为：

一种基于遥感数据的河道复式断面水位观测方法，包括步骤如下：

S1. 获取河道复式断面的基础勘测数据，包括河底高程h_河底；河道复式断面的下断面河底宽B₁，河道复式断面的上断面河底宽B₂，河道复式断面的下断面右岸边坡系数m_右1，河道复式断面的下断面左岸边坡系数m_左1，河道复式断面的上断面右岸边坡系数m_右2，河道复式断面的上断面左岸边坡系数为m_左2，河道复式断面下断面的最大水深h_1最高，河道复式断面的下断面河道最大宽度D₁，河道复式断面的上断面河道最大宽度D₂；

S2. 获取所需观测河道断面的遥感影像，影像分辨率设为R×R，通过计算改进的归一化差异水体指数提取水体；

S3. 以遥感影像提取的水体为基础，测量待测河道河面河宽的像元个数n，计算待测河道河面的宽度，则得到河面宽度D为：

D=n×R ；

S4. 根据河道断面河面宽度计算分析该河道断面的水深h_深：

；

S5.由该断面水深进而获得该断面的水位h：h=h_河底+h_深 。

上述方法中，步骤S2基于预处理后的遥感影像，采用改进的归一化差异水体指数提取河道水体，主要原理如下：

MNDWI=(p(Green)-p(MIR))/(p(Green)+p(MIR)) ，

MNDWI：改进的归一化水体指数，ρ(Green)：绿波段遥感反射率，ρ(MIR)：中红外波段遥感反射率。