[发明专利]一种利用SAR影像计算蓄滞洪区蓄水量的方法

说明书

本发明公开了一种利用SAR影像计算蓄滞洪区蓄水量的方法，包括以下步骤：S1：对SAR影像进行预处理，利用阈值分割方法，提取水体，得到水体二值图像；S2：根据洪水淹没范围，分别对水体二值图像和数字高程模型DEM数据进行影像裁剪，对裁剪后的水体二值图像和DEM图像进行平面投影，并完成波段合成；S3：利用DEM图像，计算水体二值图像中每一个水体像元的水深，结合水体像元的面积，得到每一个水体像元对应立方体的蓄水量；S4：计算水体二值图像中所有水体像元对应立方体的蓄水量之和，即蓄滞洪区的蓄水总量；计算蓄滞洪区内的蓄水量，为蓄滞洪区的科学规划、合理运用提供决策支持。

技术领域

本发明涉及领域，特别是一种利用SAR影像计算蓄滞洪区蓄水量的方法。

背景技术

我国是一个洪涝灾害频发的国家，为了提高防洪能力，在沿江河低洼地区和湖泊等设立蓄滞洪区。蓄滞洪区是分洪区、蓄洪区、滞洪区的统称，是江河防洪体系的重要组成部分，是我国防御流域性洪水的一项重要水利工程。它具有应急分洪蓄水能力，当发生大洪水时，可以分洪、滞蓄洪水，实现蓄洪削峰，保障重点地区的防洪安全。目前，我国设立了98处国家级蓄滞洪区、50处地方蓄滞洪区以及黄河滩区2处，用于分蓄流域超额洪水。蓄滞洪区开启后，及时确定蓄滞洪区蓄水量对科学规划、合理运用蓄滞洪区，具有重要的经济和社会意义。

遥感技术具有宏观、客观、高效、便捷等特点。洪涝发生时，往往多云、多雨，光学卫星影像难以发挥作用。而合成孔径雷达SAR，不受云、雾、雨等影响，可以全天时、全天候获取地面观测资料，是开展洪涝等灾害监测的重要技术手段。2016年，我国发射第一颗空间分辨率达到1米的C频段多极化合成孔径雷达SAR成像卫星，具备12种成像模式，成像幅宽大，与高空间分辨率优势相结合，既能实现大范围普查，也能详查特定区域，已经成为我国遥感减灾救灾的重要数据源之一。

蓄水量计算的传统方法都依赖地面观测。主要包括两种技术，一是利用蓄滞洪区进水处的计量水闸，对水闸分洪流量过程进行积分；二是根据水文站监测的水位，结合水位库容特性曲线计算蓄水量。

利用蓄滞洪区进水水闸，计算泄洪水量，即为蓄水量；

进入蓄滞洪区的水，部分下渗进入土壤，土壤含水量饱和后，才会形成地表积水；部分水通过蒸发进入大气。另外，洪水流经蓄滞洪区时，还会有沿途损失。因此，蓄水量并不完全等于泄洪水量。

根据水文站监测的水位，结合水位库容特性曲线计算蓄水量。

一是蓄滞洪区没有水文站时，需要人工测量水位；二是水闸泄洪时，水面并不是平的，而有限的测量点不能反映真实的水位情况，不能得到准确的蓄水量；三是随着人类活动的增加，蓄滞洪区内的土地利用已发生变化，因此，设计水位-容积曲线不能反映真实的水位与蓄水量关系，无法计算正确的蓄水量。

发明内容

针对现有依赖地面观测数据获取蓄滞洪区蓄水量的弊端，本发明提出了一种利用SAR影像计算蓄滞洪区蓄水量的方法，利用SAR影像宏观、高效，以及全天时、全天候的优势，不依赖地面观测数据，获取蓄滞洪区水面，结合数字高程模型DEM数据，计算蓄滞洪区内的蓄水量，为蓄滞洪区的科学规划、合理运用提供决策支持。

一种利用SAR影像计算蓄滞洪区蓄水量的方法，包括以下步骤：

S1：对SAR影像进行预处理，利用阈值分割方法，提取水体，得到水体二值图像；

S2：根据洪水淹没范围，分别对水体二值图像和数字高程模型DEM数据进行影像裁剪，对裁剪后的水体二值图像和DEM图像进行平面投影，并完成波段合成；

S3：利用DEM图像，计算水体二值图像中每一个水体像元的水深，结合水体像元的面积，得到每一个水体像元对应立方体的蓄水量；

S4：计算水体二值图像中所有水体像元对应立方体的蓄水量之和，即蓄滞洪区的蓄水总量。

优选地，S1包括以下子步骤：