基于多源遥感的呼伦湖动态监测

利用2005-2015年MODIS 8 d合成数据和Jason-1、Jason-2卫星测高数据,对呼伦湖水域面积以及水位变化进行动态监测,并以降水量和蒸发量为指标进行了驱动力分析。结果表明:①2005-2009年水域面积和水位均呈持续减少趋势,湖面萎缩了2.24万hm~2,水位下降了1.37 m;2009-2012年水域面积和水位变化幅度均不大;2012-2015年水域面积和水位大幅增加,2013年达到最大值分别为28.62万hm~2和544.55 m,因此利用卫星测高数据研究呼伦湖水位变化是可行的。②蒸发量是影响呼伦湖水域面积和水位变化的主要因素,降水量为次要因素。     

基于Sentinel-1的长江干流水域面积动态变化遥感监测

本文利用Sentinel-1数据获得了2016-2020年月度长江干流上海-宜宾段水域面积,并分析其年际、年内变化规律。分析结果表明,①月度变化规律为1-5月水面面积变化相对平稳,6-8月水域面积逐步增加,在7月达到峰值;9月稍有回落,10月再次达到峰值后逐步减少至稳定。②季节性变化规律为冬季水域面积最小,夏季水域面积最大,夏季和冬季呈现明显的季节差异。③年际变化规律为2016年后水域面积呈增长趋势,其中2017-2019年水域面积相对稳定且缓慢增长,2020年面积急剧增长。分段而言,水域面积随时间的变化幅度为下游>中游>上游,中上游变化相对平稳,下游较显著。④易发生洪涝的断面主要分布在中下游段,需引起重视并做好监测预警。     

基于面向对象的河道信息提取及其季节性变化分析

准确提取河道变化信息可以为堤坝等防洪减灾设施建设提供数据支持。该文采用主成分分析与小波变换相结合的方法,对黄河下游花园口段的ETM遥感影像进行融合增强处理,而后利用面向对象的方法提取河道信息。对冬季、春季、夏季与秋季4期遥感影像分别进行处理,并结合GIS空间分析功能,选取河道水面面积、平均河面宽、心洲面积及心洲数量4个指标对区域内河道进行季节性变化分析。研究结果表明,利用遥感方法结合GIS空间分析功能可以直观准确地监测黄河下游河道的空间格局变化。     

小浪底水库运用前后黄河下游河道时空变化分析

黄河小浪底水利工程投入运用后对黄河下游河道的影响程度如何是黄河治理者非常关心的问题。基于多期Landsat TM/ETM等卫星影像数据,解译提取了1985、1990、1995、2000、2005、2010、2015年等小浪底水库运用前后7个年份的黄河下游河道水域数据,通过空间叠置分析、列表对比,揭示黄河下游河道的时空变化特征。结果显示,小浪底水库运用前,黄河下游河道宽,水域变化大,1985—2000年的15年间面积变化546.979 km2;小浪底水库运用后,黄河下游河道变窄,水域变化小,2000—2015年的15年间面积变化46.759 km2。说明小浪底水库投入使用后,有效控制了黄河下游的流量和流沙,对稳定黄河下游河道起到了作用。     

三峡水库运行后洞庭湖洪涝灾害遥感研究

利用洞庭湖区洪水位下的国产高分辨率影像和无人机航摄数据开展洞庭湖区洪涝灾害和堤垸溃缺监测,并结合20世纪90年代高洪水位下的遥感影像和洞庭湖区水文站点数据,分析了三峡水库运行后的湖泊蓄水、堤垸防洪情况。监测结果表明:(1)城陵矶水位达到三峡水库运行后的最高水位(34.47 m)时,洞庭湖的水域面积为2 245.26 km2,仍有435.03 km2的洲滩出露水面,主要分布在七里湖和目平湖,且大通湖水域面积与平水期水域面积变化不大,说明即便在高洪水位下,这3个湖泊的蓄洪能力也极为有限,七里湖和目平湖应作为未来清淤的重点;(2)国产卫星数据可满足洪涝灾害的宏观性应急监测需求,无人机技术是开展局部区域应急监测的有效手段;(3)遥感影像显示洞庭湖的堤垸基本无内涝淹没区域,与20世纪90年代高洪水位时的内涝灾情形成鲜明对比,说明洞庭湖的洪涝灾害防治工程成效显著。新华垸的溃决,也说明三峡水库的运行并不能从根本上解决洞庭湖的洪涝灾害隐患,洞庭湖区的防洪工作任重而道远。     

利用ENVISAT测高数据监测青海湖水位变化

使用2002年10月～2006年2月的ENVISAT SGDR数据,并利用重跟踪技术实施了距离等相关改正之后,计算了青海湖的水位变化;同时分别利用EGM96、青海省的似大地水准面模型计算了青海湖的正高和正常高相应水位变化,并与青海湖下社站的水文观测数据进行了验证.研究结果表明,利用波形重跟踪技术在某种程度上可以改进内陆水域的距离精度,能够较好地监测出青海湖的水位变化.     

基于多源空间数据的河道水域变化监测方法研究

近年来,随着经济社会的快速发展,河道水域占用情况日益增多,严重影响河道防洪、排涝等正常水域功能的发挥。以浙江省省级河道为例,以覆盖浙江全省的高分辨率航片、省级基础地理信息数据等多源空间数据为基础,结合测绘和水利标准,提出基于多源空间数据的河道水域变化监测方法。方法充分利用高精度的基础测绘空间数据,保证成果的可靠性,同时符合水利部门的规定,能够满足水利部门的实际需要。研究结果表明,2008-2012年间,浙江省省级河道水域减少情况严重,主要减少类型为建设用地。方法为水利部门全面、客观地掌握水域的无序占用情况提供了一种有效手段。     

河道洪水淹没三维仿真方案设计

设计了河道淹没的三维仿真方案,利用历史水文数据,建立了水位-面积-容积模型。在该模型的基础上,分别通过时间和空间两个维度切片将历史水位数据进行插值,形成逐帧动画缓存,基于三维地形仿真平台,将连续洪水淹没过程嵌入虚拟地形中进行展示。该方案实现了符合历史规律的河道洪水淹没三维仿真。     

长江河道横断面形态分析

提取河道不同时期、不同位置断面可了解河流冲淤与河势.由河道点数据通过Spline插值生成DEM,利用ISurface接口提取断面线生成断面,根据断面面积变化进行冲淤分析.与长江澄通段实际河势对比显示,河段四处提取的断面能很好地反映河势变化.     

基于PPK的龙口水位测量及自适应提取方法研究

在系统分析龙口水域水文特点的基础上,基于GPS PPK测量技术,设计并研制出了浮球漂流水位连续测量系统。对系统测量数据的处理方法进行了详细研究。将该系统及数据处理算法应用于龙口水域截流区的连续水位测量和提取中,取得了理想的效果。     

三峡工程的蓄水对长江中下游河床安徽段的影响研究及对策

长江三峡工程蓄水后,水流和输沙的改变会引起长江中下游河床的变化。本文采用了长江安徽段5个测次的1∶10000长程水道地形图和大通水文站历年的流量、泥沙资料,通过对比分析可以看出：三峡建成后,上游来沙减少,清水下泄导致了长江中下游安徽段河道发生了异常的冲刷和淤积,引起局部河势发生了较大变化。基于成因,对长江中下游干流河道安徽段存在的主要问题进行了阐述和分析,并对中下游干流河道的治理对策与措施进行了探讨。     

基于多源卫星测高数据的青海湖水位变化研究

针对单颗卫星空间、时间分辨率受限及湖泊边界复杂地形条件引起湖泊监测精度较低的问题，提出结合多源卫星测高数据监测水位变化并建立边界缓冲区筛选数据的方法。以青海湖为研究对象，基于ERS-1/2、Envisat、Cryosat-2测高数据，构建了1995—2021年近26 a的水位时间序列，结合Grace卫星数据分析湖泊水位、面积、水储量与气候因素间的关系。结果表明：青海湖水位以2004年为节点呈现先下降后上升的变化，整体上升2.97 m,增长量为0.114 m/a,季节性变化明显，与降水量、径流量和蒸散发量相关系数分别为0.295、0.66、-0.24;湖泊面积与水位变化趋势一致，增长量为9.66 km²/a, 2001—2020年等效水柱高增长量为1.68 mm/a,与水文站及其他湖泊库水位序列相关系数均在0.9以上，具有良好基一致性。     

兼顾内陆水体水位时空变化特性的合成孔径雷达波形重跟踪算法

合成孔径雷达(SAR)测高技术已被广泛运用于内陆水位监测中,但内陆水域回波复杂,需要波形重跟踪精化才能获取有效水位。内陆水域SAR高度计回波通常包含多个子波形,重跟踪的主要思路是寻找最优子波形,在特定条件下可以获得较合理水位,但在复杂水域或小水体中容易出现最优子波形筛选错误导致水位异常。传统最优子波形筛选主要是基于沿轨或外部数据约束下进行,而本文提出一种不使用外部数据、兼顾了内陆水体水位时间变化连续且空间变化平稳特性的重跟踪算法SaTCoM,首先对波形进行插值平滑,有效提高子波形识别准确度;然后对所有周期沿轨子波形水位集合进行时间向滤波得到参考水位序列;最后将沿轨子波形水位划分为若干区间并将子波形水位“放入”最近区间,在参考水位波动约束下,根据表征沿轨水位空间稳态特性的指标函数,选择最优水位区间子波形水位计算最终水位。选择我国区域68个大中小型水体的水文站实测数据作为验证,对其附近的哨兵-3A/3B/6A卫星SAR回波数据,分别使用SaTCoM算法、OCOG、ICE1、阈值法和MWaPP+算法重跟踪后进行了比较。结果表明,SaTCoM算法所得内陆水体水位与实测数据不符值RMSE为0.3...     

基于GIS的城市内涝预警预报系统设计与实现

针对当前日益突出的城市内涝问题,研究开发了城市内涝预警预报系统。该系统对排水管网运行的相关参数与城区积水数据、排水管道水位信息、雨量信息以及河道水位等防汛信息数据在线监测,并实时传输到系统,当各项监测参数出现异常或超出系统设定的阈值,系统将会及时报警。同时,系统提供统一的调度平台,结合内涝与防汛数据,为管理决策提供完善的数据支持和调度平台。     

声惯一体单波束测深系统在长江河道勘测中的应用

现如今单波束测深系统及多波束测深系统已经在长江河道水下地形测绘中广泛应用,人们对于内河航道水下地形数据的精度要求也越来越高,声惯一体单波束测深系统很好地解决了传统单波束测深精度不高及多波束测深系统安装操作复杂且对测量水域条件要求较高等问题。本文针对声惯一体单波束测深系统在长江河道勘测中的实际应用情况,与传统单波束及多波束测量数据进行对比分析,结果表明声惯一体单波束测深系统能够很好地满足长江河道高精度测量的需求。     

基于遥感监测方法的湖泊面积变化成因分析

利用近24年来不同时期的Landsat-8 OLI_TIRS卫星遥感图像作为数据源,本文对武汉市东湖水域进行了研究,分析得出近年来东湖水域面积动态变化情况,运用改进的归一化差异水体指数法(MNDWI)对水域面积进行提取,并结合历年各项气象数据、城市发展数据等影响因子进行相关性分析,研究结果表明:东湖近年水域面积变化与城市发展改造和人类利用方式变化具有很大相关性。     

三维激光扫描技术在河道测量的应用

近年来,为加强河湖保护和管理,保持河湖水域面积,改善水生态和水环境,保障河湖防洪、供水功能,维护河湖健康,促进经济社会全面、协调、可持续发展,本文介绍了利用三维激光扫描技术获取的空间点云数据,利用点云数据对河道进行外业采集编绘测量的方法,并阐述河道测量的具体方法.     

洞庭湖演化变迁的遥感监测数学模型

为了研究洞庭湖的演化变迁规律,利用不同历史时期的洞庭湖水域分布图及近几十年的遥感图像及地形图资料,采用GIS图形图像处理和人机交互式解译信息提取方法,获得了近3 000 a以来22个时期的洞庭湖水域面积变化信息。根据数据分布规律,运用数理统计分析方法建立了洞庭湖演化变迁遥感监测数学模型,并对洞庭湖未来发展变化趋势及其对洞庭湖区未来生态环境的影响进行了分析预测。研究结果表明,按照该数学模型计算,再过250 a洞庭湖将消亡。     

利用卫星测高数据监测巢湖水位变化

针对传统的通过水位站点连续观测获取水位信息的方式需要耗费人力、物力和财力的问题,该文提出利用Cryosat-2测高数据对内陆湖泊湖面高变化进行监测,并研究了巢湖水位变化与气候的关系,得出巢湖湖面高季节性变化的规律;同时,与地面水位站实测水位数据进行比较,发现二者存在显著的线性相关性。结果表明,利用Cryosat-2测高数据对内陆湖泊湖面高变化进行监测具有一定的可行性。     

中国湖泊分布与变化：全国尺度遥感监测研究进展与新编目

湖泊提供重要的生产生活用水,在维系生态安全方面发挥显著的价值。中国地理环境复杂多样,湖泊类型各异,不同湖区间的湖泊时空变化特征及驱动机制复杂。两次全国湖泊调查是国家尺度的湖泊变化监测的开创性工作,近年来伴随遥感数据源的海量积累和湖泊遥感提取方法的快速发展,大尺度湖泊水体变化遥感监测研究取得了长足的发展。然而,由于人工判读、湖泊类型判别依据和遥感数据源时相的差异,湖泊水体遥感提取结果及面积估算存在不同程度的出入。首先,本文总结了现有全国尺度湖泊监测研究的遥感数据源、方法和结果,分析了不同研究分析结果差异的可能原因。其次,本文基于1980s—2010s时段Landsat影像制图的湖泊水淹频率数据集的最大水域范围信息,提取并生成了全国湖泊新编目,以其作为该时段内湖泊判定和水体变化监测空间约束的统一参照,避免了因遥感数据时相与年际、年内湖泊水域范围波动对遥感提取结果及湖泊面积计算带来的差异。最后,本文从湖泊水淹范围频度的统计角度,初次提出了可体现湖泊面积年内与年际变化情况的统计指标——概率等效面积,用于监测和指示湖泊水域动态。结果表明,近30年来,中国有3741个最大水域范围大于1 km²的湖泊,总面积约93723 km²,其中青藏高原湖区的湖泊数量约占全国三分之一,总面积超过了全国的一半。全国湖泊总面积呈显著上升趋势,不同湖区的变化趋势差异明显:青藏高原湖区和新疆湖区湖泊面积显著上升,东部平原湖区、内蒙古高原湖区和云贵高原湖区显著下降,东北平原与山地湖区波动式变化、趋势不显著。研究结果总体表明中国湖泊水资源的时空不平衡状况在加剧。