[发明专利]基于多源遥感数据获取水位的冰湖体积估算方法

权利要求书

1.一种基于多源遥感数据获取水位的冰湖体积估算方法，其特征在于，包括：

步骤1，对遥感数据进行预处理，预处理使用ENVI软件或者是ERDAS软件对获取的遥感数据进行预处理；其中，遥感数据获取，用到的光学遥感数据需要满足一定的空间分辨率，至少要求能分辨出目标冰湖的边界信息，冰湖面积提取的误差与影像的空间分辨率密切相关，冰湖边界象元最大可能有±50％的面积为误差，因此整个影像产生的误差可表示为：

式中，u_a为冰湖面积误差，λ为象元空间分辨率，p为冰湖周长；该方法还需用到冰湖发育前或冰湖消失后的地形数据，能够用到的数据源有：ALOS卫星，其拥有相控阵型L波段合成孔径雷达传感器，或是全色遥感立体测绘仪传感器的立体相对数据均可生成有具体日期的地形数据，ZY-3卫星立体相对数据也能生成地形数据，或是航测地形图、SRTM DEM；

步骤2，根据预处理的数据对冰湖进行解释，从而通过历年来冰湖水位线的变化，获得历年的水位线高程；

步骤3，基于冰湖发育前或消失后的地形数据和历年的水位线高程构造出冰湖发育后的真实地形模型；

步骤4，设定冰湖表面的绝对海拔和区域，通过与真实地形模型进行挖填方计算求出冰湖增长的体积；步骤4包括：解译出冰湖蓄水后的边界，在arcgis中为面矢量数据，通过步骤3操作得到冰湖的高程，在属性表中设定面的高程值，通过工具箱面转栅格，得到冰湖栅格数据，栅格值即为冰湖面高程值；利用工具箱的挖填方工具内进行冰湖栅格值与冰湖湖盆地形相减，得到的值即为冰湖蓄水的体积；

通过多期光学遥感卫星数据，解译出某一区域内历年来的冰湖情况，进而可以统计出该区域内的冰湖水位变化；结合冰湖消失或冰湖发育前的地形数据，重新构建新的冰湖湖盆地形，利用冰湖的水位在重力影响下一般情况处于同一的高度，根据解译的水位线对地形数据进行处理改正，生成新的真实的冰湖湖盆地形，通过挖填方的方式估算出冰湖后续增长的体积。

2.根据权利要求1所述的基于多源遥感数据获取水位的冰湖体积估算方法，其特征在于，遥感影像的预处理方法采用以下方式之一：

(1)正射校正：通过在像片上选取一些地面控制点，并利用原来已经获取的该像片范围内的数字高程模型(DEM)数据，对影像同时进行倾斜改正和投影差改正，将影像重采样成正射影像；

(2)几何校正：通过一系列的数学模型来改正和消除遥感影像成像时因各种因素导致的原始图像上各地物的几何位置、形状、尺寸、方位等特征与在参照系统中的表达要求不一致时产生的变形；

(3)图像融合：多源通道所采集到的关于同一目标的图像数据经过图像处理和计算机技术等，最大限度的保留各自通道的有利信息，最后综合成更高质量、更好空间分辨率的图像，优选地，由于冰湖水位在不同时期并不一致，随时处于变动状态，图像融合必须使用同一时期的影像进行融合，最好是使用同一卫星的同一景影像，以保证冰湖边界的一致性。

3.根据权利要求1所述的基于多源遥感数据获取水位的冰湖体积估算方法，其特征在于，步骤2采用以下方式之一或结合：

(1)采用人工解译的方法对目标冰湖进行边界的圈定，在遥感影像上对冰湖的识别主要通过影像上的形状、颜色、纹理以及在不同波段组合因光谱反射率与其他地物不同从而呈现的不同的色彩特征；

优选地，具体的解译标志为：一般出现在高海拔、冰川的前缘地带，以冰川或降雨为主要补给，部分冰湖以地下水补给；一般冰湖有较平滑边界，形状呈椭圆或扁叶状，颜色在真彩色组合的影像上呈墨绿色、绿色，在标准假彩色合成的影像上呈蓝色；

(2)采用波段运算的方法提取冰湖：

使用NDWI＝(p(Green)-p(NIR))/(p(Green)+p(NIR))计算的灰度影像，在一定阈值内能表示为冰湖的范围，其中，p(Green)为绿光波段反射值，p(NIR)为近红外波段反射值。

4.根据权利要求1所述的基于多源遥感数据获取水位的冰湖体积估算方法，其特征在于，步骤3包括：

在Arcgis软件中将多年的水位线矢量文件转换成各年的点文件，点密度越密精度越高，通过软件工具箱的赋值到点工具将地形栅格数据的高程值赋给各年的点文件；

求得各年的点文件平均值即为各年水位线的高程值，通过软件的工具箱使用水位线创造Tin，通过Tin转栅格得到最低水位以上的真实地形模型，即模拟出冰湖在未蓄水时或冰湖扩张后的湖盆形态。