本發(fā)明屬于河道斷面水位遙感監(jiān)測領(lǐng)域，特別涉及一種河道斷面水位多源衛(wèi)星協(xié)同遙感監(jiān)測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、河道水位和河道徑流密切相關(guān)，是評價河流水情的重要指標(biāo)，動態(tài)、高精度監(jiān)測河道斷面水位對流域防洪、水利工程建設(shè)和管理、河流生態(tài)保護(hù)等業(yè)務(wù)至關(guān)重要。傳統(tǒng)基于水文站的斷面水位監(jiān)測雖然監(jiān)測精度高，但受限于設(shè)站成本和設(shè)站條件等因素，目前河流水文站數(shù)量有限，特別是一些地勢復(fù)雜、交通不便的山區(qū)，水位監(jiān)測數(shù)據(jù)缺失嚴(yán)重。隨著遙感技術(shù)的快速發(fā)展，其高時效性、大范圍覆蓋和連續(xù)動態(tài)監(jiān)測的特點，使得河流水位遙感監(jiān)測在動態(tài)掌握河流水位變化方面展現(xiàn)出巨大的潛力。

2、基于河流地形數(shù)據(jù)和河流水邊線遙感監(jiān)測的河流水位遙感監(jiān)測方法是動態(tài)獲取河流水位的一種有效手段。該方法利用遙感提取河流水邊線，疊加河流地形數(shù)據(jù)獲取河流斷面水位。目前河流地形數(shù)據(jù)多采用30m空間分辨率srtm?dem數(shù)據(jù)，河流水邊線遙感監(jiān)測多采用單一衛(wèi)星數(shù)據(jù)源。此外，30m空間分辨率的dem數(shù)據(jù)相對較粗，難以滿足較窄河段水位監(jiān)測對地形精度的需求；另外，采用單一衛(wèi)星數(shù)據(jù)源獲取河流水邊線的頻次有限，限制了河流水位監(jiān)測頻次。

3、隨著衛(wèi)星/無人機(jī)遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，河流地形和水邊線遙感監(jiān)測的技術(shù)手段愈加豐富，如利用國產(chǎn)資源三號衛(wèi)星、高分七號衛(wèi)星或無人機(jī)搭載傾斜攝影相機(jī)可開展河流高空間分辨率地形立體測繪，獲取高空間分辨率和高精度河岸地形數(shù)據(jù)；如利用10m空間分辨率的哨兵1/2衛(wèi)星、1m/2m/8m/16m空間分辨率的國產(chǎn)gf-1/2/6衛(wèi)星、16m空間分辨率的hj-2a/2b衛(wèi)星、30m空間分辨率的landsat系列衛(wèi)星可實現(xiàn)河流水邊線高頻次監(jiān)測。利用立體測繪衛(wèi)星、光學(xué)、雷達(dá)等多源衛(wèi)星協(xié)同開展河道水位監(jiān)測，可顯著提高河流水位監(jiān)測頻次。但利用不同空間分辨率衛(wèi)星監(jiān)測河流水邊線提取河流水位信息的精度和斷面的形態(tài)特征和坡度特征密切相關(guān)，導(dǎo)致不同空間分辨率衛(wèi)星監(jiān)測得到的不同特征斷面水位難以組成有效的時間序列，限制了多源衛(wèi)星協(xié)同遙感監(jiān)測河流水位的能力。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明提供了一種河道斷面水位多源衛(wèi)星協(xié)同遙感監(jiān)測方法及系統(tǒng)，考慮了利用不同空間分辨率衛(wèi)星提取河流水邊線從地形數(shù)據(jù)中獲取不同類型斷面水位的誤差特征，構(gòu)建了不同空間分辨率多源衛(wèi)星影像監(jiān)測不同類型斷面水位誤差修正模型，對不同空間分辨率多源衛(wèi)星影像監(jiān)測不同類型斷面水位誤差進(jìn)行了修正，提高了不同空間分辨率衛(wèi)星監(jiān)測不同類型斷面水位的一致性，實現(xiàn)利用多源衛(wèi)星協(xié)同獲取高頻次、精度一致的長時序河流斷面水位數(shù)據(jù)集。

2、本發(fā)明的第一個目的在于提供一種河道斷面水位多源衛(wèi)星協(xié)同遙感監(jiān)測方法，包括：

3、基于斷面形態(tài)特征和坡度特征，對斷面進(jìn)行分類；

4、基于不同類型斷面不同空間分辨率衛(wèi)星監(jiān)測的斷面水位，構(gòu)建不同空間分辨率衛(wèi)星監(jiān)測不同類型斷面水位誤差修正模型；

5、基于不同空間分辨率衛(wèi)星監(jiān)測不同類型斷面水位誤差修正模型，以及不同空間分辨率衛(wèi)星監(jiān)測不同類型斷面不同時相斷面水位，得不同類型斷面的多源衛(wèi)星協(xié)同監(jiān)測時序水位數(shù)據(jù)集，即完成斷面水位多源衛(wèi)星協(xié)同遙感監(jiān)測。

6、在本發(fā)明具體的實施例中，所述斷面形態(tài)特征和坡度特征的獲得，包括：

7、基于斷面位置，以及斷面所在河段的高程信息數(shù)據(jù)，獲取斷面所在河段的地形數(shù)據(jù)；

8、基于斷面所在河段的地形數(shù)據(jù)，獲得斷面形態(tài)特征和坡度特征。

9、在本發(fā)明具體的實施例中，所述斷面所在河段的高程信息數(shù)據(jù)的獲得，包括：

10、根據(jù)斷面位置，繪制斷面線矢量；

11、根據(jù)斷面線矢量以及歷史最大水體范圍，確定斷面所在河段范圍；

12、根據(jù)斷面位置和斷面所在河段范圍，獲取斷面所在河段的高程信息數(shù)據(jù)。

13、在本發(fā)明具體的實施例中，所述斷面所在河段的高程信息數(shù)據(jù)為立體測繪衛(wèi)星監(jiān)測和/無人機(jī)搭載傾斜攝影相機(jī)監(jiān)測所得斷面所在河段的高程信息數(shù)據(jù)；

14、或為立體測繪衛(wèi)星監(jiān)測和/無人機(jī)搭載傾斜攝影相機(jī)監(jiān)測所得斷面所在河段的高程信息數(shù)據(jù)經(jīng)過修正后的高程信息數(shù)據(jù)。

15、在本發(fā)明具體的實施例中，所述基于斷面位置，以及斷面所在河段的高程信息數(shù)據(jù)，獲取斷面所在河段的地形數(shù)據(jù)，包括：

16、根據(jù)斷面位置和斷面所在河段范圍，通過立體測繪衛(wèi)星多光譜影像提取河段水體范圍矢量；

17、用河段水體范圍矢量對斷面所在河段的高程信息數(shù)據(jù)進(jìn)行掩膜，得斷面所在河段的地形數(shù)據(jù)。

18、在本發(fā)明具體的實施例中，所述基于斷面所在河段的地形數(shù)據(jù)，獲得斷面形態(tài)特征和坡度特征，包括：

19、用斷面所在河段水體面積矢量裁剪斷面線矢量，并將裁剪后斷面線矢量要素個數(shù)作為汊道數(shù)；

20、將汊道數(shù)表示斷面的形態(tài)特征；

21、用斷面所在河道地形數(shù)據(jù)計算坡度；

22、用斷面線矢量對坡度提取并計算斷面平均坡度；

23、將斷面平均坡度表示斷面坡度特征。

24、在本發(fā)明具體的實施例中，所述基于斷面形態(tài)特征和坡度特征，對斷面進(jìn)行分類，包括：

25、聯(lián)合斷面形態(tài)特征和坡度特征將斷面進(jìn)行分類，其中，斷面的類型數(shù)目為汊道數(shù)×斷面平均坡度的級別數(shù)。

26、在本發(fā)明具體的實施例中，所述基于不同類型斷面不同空間分辨率衛(wèi)星監(jiān)測的斷面水位，構(gòu)建不同空間分辨率衛(wèi)星監(jiān)測不同類型斷面水位誤差修正模型，包括：

27、同一類型斷面中，以第一空間分辨率的衛(wèi)星監(jiān)測的斷面水位作為基準(zhǔn)，分析其他空間分辨率衛(wèi)星影像監(jiān)測的斷面水位與基準(zhǔn)間的誤差特征；

28、基于同類型斷面誤差特征，建立不同空間分辨率衛(wèi)星監(jiān)測同類型斷面水位誤差修正模型；

29、重復(fù)“分析誤差特征”和“建立誤差修正模型”步驟，直至完成所有類型斷面的不同空間分辨率衛(wèi)星監(jiān)測斷面水位誤差修正模型，得不同空間分辨率衛(wèi)星監(jiān)測不同類型斷面水位誤差修正模型。

30、在本發(fā)明具體的實施例中，不同類型斷面不同空間分辨率衛(wèi)星監(jiān)測的斷面水位的獲得，包括：

31、根據(jù)覆蓋不同類型斷面的不同空間分辨率衛(wèi)星影像，提取不同類型斷面所在河段水邊線；

32、根據(jù)不同類型斷面所在河段水邊線與斷面矢量交點從地形數(shù)據(jù)提取對應(yīng)交點高程，計算像元高程均值；

33、并將像元高程均值作為斷面水位，即得不同類型斷面不同空間分辨率衛(wèi)星監(jiān)測的斷面水位。

34、在本發(fā)明具體的實施例中，所述基于不同空間分辨率衛(wèi)星監(jiān)測不同類型斷面水位誤差修正模型，以及不同空間分辨率衛(wèi)星監(jiān)測不同類型斷面不同時相斷面水位，得不同類型斷面的多源衛(wèi)星協(xié)同監(jiān)測時序水位數(shù)據(jù)集，包括：

35、用不同空間分辨率衛(wèi)星監(jiān)測同類型斷面水位誤差修正模型對不同空間分辨率衛(wèi)星監(jiān)測同類型斷面不同時相斷面水位進(jìn)行修正，得同類型斷面的不同空間分辨率衛(wèi)星監(jiān)測水位時序數(shù)據(jù)集；

36、將同類型斷面不同空間分辨率衛(wèi)星監(jiān)測時序水位數(shù)據(jù)集按照時間順序進(jìn)行組合，獲得同類型河段多源衛(wèi)星協(xié)同監(jiān)測水位時序數(shù)據(jù)集。

37、本發(fā)明的第二個目的在于提供一種河道斷面水位多源衛(wèi)星協(xié)同遙感監(jiān)測系統(tǒng)，包括：

38、分類模塊：用于基于斷面形態(tài)特征和坡度特征，對斷面進(jìn)行分類；

39、建立模型模塊：用于基于不同類型斷面不同空間分辨率衛(wèi)星監(jiān)測的斷面水位，構(gòu)建不同空間分辨率衛(wèi)星監(jiān)測不同類型斷面水位誤差修正模型；

40、修正模塊：用于基于不同空間分辨率衛(wèi)星監(jiān)測不同類型斷面水位誤差修正模型，以及不同空間分辨率衛(wèi)星監(jiān)測不同類型斷面不同時相斷面水位，得不同類型斷面的多源衛(wèi)星協(xié)同監(jiān)測時序水位數(shù)據(jù)集，即完成斷面水位多源衛(wèi)星協(xié)同遙感監(jiān)測。

41、本發(fā)明的第三個目的在于提供一種電子設(shè)備，包括：處理器，所述處理器與存儲器耦合；

42、所述存儲器，用于存儲計算機(jī)程序；

43、所述處理器，用于執(zhí)行所述存儲器中存儲的所述計算機(jī)程序，以使得所述電子設(shè)備執(zhí)行如上所述的方法。

44、本發(fā)明的第四個目的在于提供一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲有程序或指令，當(dāng)所述程序或指令在計算機(jī)上運行時，使得所述計算機(jī)執(zhí)行如上所述的方法。

45、本發(fā)明的有益效果：

46、本發(fā)明的一種河道斷面水位多源衛(wèi)星協(xié)同遙感監(jiān)測方法及系統(tǒng)，本發(fā)明通過斷面位置，以及斷面所在河段的高程信息數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對斷面進(jìn)行分類，隨后通過多源衛(wèi)星協(xié)同遙感監(jiān)測不同類型斷面的斷面水位，滿足了較窄河段水位監(jiān)測對地形精度的需求，以及獲取數(shù)據(jù)集的高頻次的需求，同時，通過不同類型斷面水位誤差修正模型的建立，克服了多源衛(wèi)星協(xié)同遙感監(jiān)測技術(shù)當(dāng)中，不同空間分辨率衛(wèi)星監(jiān)測不同類型斷面獲得數(shù)據(jù)之間難以做到協(xié)調(diào)性和一致性的困難；

47、通過本發(fā)明的方法實現(xiàn)利用多源衛(wèi)星協(xié)同獲取高頻次、精度一致的長時序河流斷面水位數(shù)據(jù)集，大大提升了河流水位遙感監(jiān)測能力。

48、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。