本發(fā)明涉及遙感監(jiān)測，尤其涉及一種地下管網(wǎng)漏損位置的監(jiān)測方法、監(jiān)測裝置、計算機程序產(chǎn)品及電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、用于輸送水等液體的地下管道（例如，地下污水排放系統(tǒng)）是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，城市地下管網(wǎng)承擔了大量的生產(chǎn)和生活用水的收集、輸送、處理和排放等重要作用，同時也影響著城市規(guī)劃、生態(tài)保護以及公共衛(wèi)生健康，其安全穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)能夠保證城市居民的日常生活和生產(chǎn)安全。

2、下面以地下污水排放系統(tǒng)為例示例性闡述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

3、當城市遇到短時強降雨等極端天氣時，合理正常的污水排放系統(tǒng)還能夠及時有效地對降水進行疏導(dǎo)，從而有效防止事故和城市內(nèi)澇的發(fā)生，對城市水資源的可持續(xù)發(fā)展具有非常積極的作用。然而，由于城市污水排放系統(tǒng)的管網(wǎng)埋設(shè)深、規(guī)模大、環(huán)境復(fù)雜等因素，加之一些地下污水排放系統(tǒng)的管網(wǎng)設(shè)計并不科學(xué)、使用年限過長、以及社會各界用水排水的需求導(dǎo)致的水量增加，使得管道承壓增大，高于當時的設(shè)計壓強，由此產(chǎn)生的地下污水管網(wǎng)漏損的現(xiàn)象和問題就變得日趨嚴重。此外，由于管道老化、工程施工、重大事故、人為破壞、自然災(zāi)害及管理不善等多種原因，也會給地下污水管網(wǎng)帶來嚴重的漏損問題，這給城市水資源利用帶來巨大挑戰(zhàn)，同時增加了地方政府管理部門后期高昂的維護費用。此外，如果不能及時排查城市地下污水管網(wǎng)中存在的缺陷和漏損位置，勢必造成城市內(nèi)澇和污水倒灌河流的現(xiàn)象，對城市帶來疾病傳播、環(huán)境污染等一系列的災(zāi)害，嚴重影響城市運行和居民的正常生活，威脅人民的生命和財產(chǎn)安全。因此，選取合適的地下污水排放管網(wǎng)漏損監(jiān)測方法，提高地下污水排放管網(wǎng)的排查能力就顯得非常迫切。

4、截至目前，城市地下污水管網(wǎng)漏損的監(jiān)測方法主要有人工監(jiān)測、儀器監(jiān)測、水平衡測試等，主要依靠技術(shù)人員沿著供水管網(wǎng)進行現(xiàn)場檢查，觀察有無明漏點，并借助雷達、超聲等專門監(jiān)測儀器輔助檢查有無暗漏點，通過漏水聲判斷漏水情況和具體位置。然而，傳統(tǒng)的漏損監(jiān)測方法需要耗費大量人工和時間來持續(xù)進行，對從業(yè)人員的專業(yè)和素質(zhì)要求高，且對非金屬管道的探測能力不足，適用性有限。此外，高密度電法也可以用于城市地下污水管網(wǎng)漏損的探測，這種方法針對局部異常的位置，通過對地下電阻率變化情況的反饋，判斷異常點的位置及受侵害程度。然而，這種方法多用于細致的排查，更多用于對疑似漏損區(qū)域的確認和定點監(jiān)測，無法用于對城市大面積內(nèi)漏損位置點的查找工作。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對傳統(tǒng)城市地下污水管網(wǎng)漏損監(jiān)測方法的不足之處，本發(fā)明提供一種地下管網(wǎng)漏損位置的監(jiān)測方法和監(jiān)測裝置，該方法利用遙感手段實現(xiàn)對城市大面積范圍內(nèi)地下管網(wǎng)漏損位置進行探測。示例性地，以地下污水管網(wǎng)為例對該監(jiān)測方法和監(jiān)測裝置進行說明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解，本發(fā)明的監(jiān)測方法和監(jiān)測裝置也可以應(yīng)用于對其他類似的地下管網(wǎng)的破損點進行監(jiān)測。

2、該方法的基本原理在于，當?shù)叵挛鬯芫W(wǎng)破損時，管網(wǎng)中的污水會產(chǎn)生滲透并擴散至土壤中，滲漏的水分常常吸附在土壤粒表面或存儲于土壤孔隙之間，透過土壤顆粒的毛細作用，會導(dǎo)致土壤濕度產(chǎn)生變化，土壤表面濕度的狀況也可以直接反映出管道破損程度的大小。在裸土區(qū)域，土壤水分含量會明顯升高，而微波雷達影像獲取的地物后向散射系數(shù)對土壤水分特別敏感，可以用于土壤質(zhì)量含水量的精確反演，從而進一步確定地下污水管網(wǎng)的漏損位置。因此，基于衛(wèi)星遙感的城市地下污水管網(wǎng)漏損位置的探測，可以實現(xiàn)從源頭控制污染源到治理污染末端的全覆蓋。

3、第一方面，本發(fā)明的實施例提供了一種地下管網(wǎng)漏損位置的監(jiān)測方法，所述方法包括：

4、確定待監(jiān)測區(qū)域的裸土后向散射系數(shù)；

5、將所述裸土后向散射系數(shù)輸入目標土壤水分識別模型，并通過所述目標土壤水分識別模型確定所述待監(jiān)測區(qū)域的土壤質(zhì)量含水量；

6、將所述待監(jiān)測區(qū)域的土壤質(zhì)量含水量與所述待監(jiān)測區(qū)域的漏損土壤質(zhì)量含水量閾值進行比較確定位于所述待監(jiān)測區(qū)域中的地下管道的漏損點。

7、在一些實施例中，所述確定待監(jiān)測區(qū)域的裸土后向散射系數(shù)，包括：

8、獲取所述待監(jiān)測區(qū)域的雷達遙感影像，其中，所述雷達遙感影像包括：垂直極化雷達分量圖像、交叉極化雷達分量圖像以及雷達信號入射角分量圖像；

9、獲取所述待監(jiān)測區(qū)域的光學(xué)遙感影像，其中，所述光學(xué)遙感圖像包括：紅光波段分量圖像、近紅外波段分量圖像、短波紅外波段分量圖像以及中紅外波段分量圖像；

10、獲取所述待監(jiān)測區(qū)域的地面數(shù)據(jù)，其中，所述地面數(shù)據(jù)包括：土壤采樣點的位置信息、土壤采樣點的土壤質(zhì)量含水量、地下管網(wǎng)分布圖以及歷史漏損點位置信息。

11、在一些實施例中，所述確定待監(jiān)測區(qū)域的裸土后向散射系數(shù)，進一步包括：

12、提取所述雷達遙感影像的后向散射系數(shù)和雷達信號入射角、提取所述光學(xué)遙感影像的各波段的反射率值；

13、根據(jù)所述后向散射系數(shù)、所述雷達信號入射角、所述各波段的反射率值計算所述待監(jiān)測區(qū)域的土壤后向散射系數(shù)，以及根據(jù)所述各波段的反射率值計算所述待監(jiān)測區(qū)域的歸一化建筑物指數(shù)；

14、基于所述土壤后向散射系數(shù)和所述歸一化建筑物指數(shù)，確定所述待監(jiān)測區(qū)域的裸土后向散射系數(shù)。

15、在一些實施例中，所述計算所述待監(jiān)測區(qū)域的土壤后向散射系數(shù)，包括：

16、計算所述待監(jiān)測區(qū)域的歸一化水體指數(shù)圖像；

17、基于歸一化水體指數(shù)圖像，計算所述待監(jiān)測區(qū)域的植被含水量遙感分量圖像；

18、基于所述植被含水量遙感分量圖像，計算所述待監(jiān)測區(qū)域的雷達信號衰減因子；

19、基于所述雷達信號衰減因子，計算所述待監(jiān)測區(qū)域的植被后向散射系數(shù)；

20、基于所述植被后向散射系數(shù)，計算所述待監(jiān)測區(qū)域的土壤后向散射系數(shù)。

21、在一些實施例中，在所述將所述裸土后向散射系數(shù)輸入目標土壤水分識別模型之前，所述方法還包括：

22、提取所述待監(jiān)測區(qū)域中土壤采樣點的裸土后向散射系數(shù)以及雷達信號入射角信息；

23、將所述待監(jiān)測區(qū)域中土壤采樣點作為土壤水分識別模型的訓(xùn)練樣本點，對所述土壤水分識別模型進行訓(xùn)練得到所述目標土壤水分識別模型。

24、在一些實施例中，在所述將所述待監(jiān)測區(qū)域的土壤質(zhì)量含水量與所述待監(jiān)測區(qū)域的漏損土壤質(zhì)量含水量閾值進行比較確定位于所述待監(jiān)測區(qū)域中的地下管道的漏損點之前，所述監(jiān)測方法還包括：

25、根據(jù)所述待監(jiān)測區(qū)域內(nèi)歷史漏損點位置的土壤質(zhì)量含水量以及所述待監(jiān)測區(qū)域內(nèi)隨機位置點的土壤質(zhì)量含水量，確定所述待監(jiān)測區(qū)域的漏損土壤質(zhì)量含水量閾值。

26、第二方面，本發(fā)明的實施例提供了一種地下管網(wǎng)漏損位置的監(jiān)測裝置，所述裝置包括：

27、裸土后向散射系數(shù)確定模塊，用于確定待監(jiān)測區(qū)域的裸土后向散射系數(shù)；

28、土壤含水量反演模塊，用于將所述裸土后向散射系數(shù)輸入目標土壤水分識別模型，并通過所述目標土壤水分識別模型確定所述待監(jiān)測區(qū)域的土壤質(zhì)量含水量；

29、疑似漏損點確定模塊，用于將所述待監(jiān)測區(qū)域的土壤質(zhì)量含水量與所述待監(jiān)測區(qū)域的漏損土壤質(zhì)量含水量閾值進行比較確定位于所述待監(jiān)測區(qū)域中的地下管道的漏損點。

30、在一些實施例中，所述疑似漏損點確定模塊進一步包括：

31、漏損土壤質(zhì)量含水量閾值確定模塊，用于根據(jù)所述待監(jiān)測區(qū)域內(nèi)歷史漏損點位置的土壤質(zhì)量含水量以及所述待監(jiān)測區(qū)域內(nèi)隨機位置點的土壤質(zhì)量含水量，確定所述待監(jiān)測區(qū)域的漏損土壤質(zhì)量含水量閾值。

32、第三方面，本發(fā)明的一些實施例提供一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機程序指令，所述計算機程序指令被處理器讀取并運行時，執(zhí)行如第一方面包括的任意一個實施例所述的方法。

33、第四方面，本發(fā)明的一些實施例提供一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，其中，所述處理器執(zhí)行所述程序時可實現(xiàn)如第一方面包括的任意一個實施例所述的方法。

34、本發(fā)明涉及的方案，可以解決管網(wǎng)探測傳統(tǒng)方法的費時、費力且對從業(yè)人員專業(yè)素質(zhì)要求高等缺點，同時可以解決專用工具和儀器費時、費力、靈敏度且價格昂貴等問題，并且可以突破現(xiàn)有方法無法實現(xiàn)大區(qū)域內(nèi)地下管網(wǎng)漏損位置排查的局限性，最終實現(xiàn)利用多源遙感影像數(shù)據(jù)對城市地下管網(wǎng)漏損位置進行大面積、精準、快速、無損和自動化的篩查。本發(fā)明的優(yōu)點在于，基于多源遙感影像的地下管網(wǎng)漏損監(jiān)測方法不僅能夠大幅提高地下管網(wǎng)漏損位置的篩查精度，同時還能夠節(jié)省探測時間，便于不同時間和空間上對漏損位置點的動態(tài)觀測和比較，也大大降低了漏損位置探測的成本。