有效
水库水储量反演方法和装置
王一鸣、龙笛、李兴东
清华大学
摘要
本申请涉及水文水资源技术领域,提供了一种水库水储量反演方法和装置,所述方法包括:获取目标水库中目标局部水域的合成孔径雷达SAR影像序列;根据SAR影像序列,确定目标局部水域的水域面积序列;获取目标水库中水位与局部水域面积对应的第一关系;根据第一关系将水域面积序列转化为目标水位序列;根据水位‑水储量关系曲线和目标水位序列,得到目标水库的水储量序列。本申请提供的水库水储量反演方法和装置,计算更简单,时间分辨率高,且提高了反演精度。
1.一种水库水储量反演方法,其特征在于,包括:获取目标水库中目标局部水域的合成孔径雷达SAR影像序列;根据所述SAR影像序列,在云计算平台GEE上采用分类算法确定所述目标局部水域的水域面积序列,所述分类算法包括随机森林算法;根据激光测高卫星和/或雷达测高卫星获取所述目标水库的初始水位序列;根据所述初始水位序列对应的时间信息,从所述水域面积序列中获取所述初始水位序列对应的初始水域面积序列;基于所述目标水库的所述初始水位序列和所述初始水域面积序列,获取所述目标水库中水位与局部水域面积对应的第一关系;根据所述第一关系将所述水域面积序列转化为目标水位序列;根据水位-水储量关系曲线和所述目标水位序列,得到所述目标水库的水储量序列。
2.如权利要求1所述的水库水储量反演方法,其特征在于,所述根据所述SAR影像序列,在云计算平台GEE上采用分类算法确定所述目标局部水域的水域面积序列,包括:在云计算平台GEE上,通过分类算法对所述SAR影像序列进行分类,根据分类结果确定所述SAR影像序列中的水域像元,所述水域像元为类别为水体的像元;根据所述SAR影像序列中的各所述水域像元,确定所述目标局部水域的水域面积序列。
3.如权利要求1或2所述的水库水储量反演方法,其特征在于,所述获取所述目标水库中水位与局部水域面积对应的第一关系,包括:通过多项式回归对所述目标水库的所述初始水位序列和所述初始水域面积序列进行处理,得到水位与局部水域面积的第一关系。
4.如权利要求2所述的水库水储量反演方法,其特征在于,所述方法还包括:获取所述目标局部水域的多个样本影像对,所述样本影像对包括样本光学影像和样本SAR影像;根据所述样本光学影像,确定训练区边界,所述训练区边界为所述目标局部水域中水体和陆地的边界;根据所述样本SAR影像得到样本特征,所述样本特征包括垂直-垂直的后向散射系数、垂直-水平的后向散射系数、滑动平均后的垂直-垂直的后向散射系数、滑动平均后的垂直-水平的后向散射系数、高程值和坡度值;根据所述训练区边界从所述样本SAR影像中选取训练样本,将所述训练样本的所述样本特征输入随机森林分类器,训练得到所述分类算法。
5.如权利要求4所述的水库水储量反演方法,其特征在于,所述根据所述样本光学影像,确定训练区边界,包括:确定所述样本光学影像的混合水体指数灰度图像;采用最大类间方差法,将所述混合水体指数灰度图像转化为二值影像,所述二值影像包括表征水体部分和陆地部分的像元;将所述二值影像中的所述水体部分矢量化,得到训练区边界。
6.如权利要求2所述的水库水储量反演方法,其特征在于,所述通过分类算法对所述SAR影像序列进行分类,根据分类结果确定所述SAR影像序列中的水域像元,包括:根据所述SAR影像序列得到SAR影像中各像元的特征向量,所述特征向量包括垂直-垂直的后向散射系数、垂直-水平的后向散射系数、滑动平均后的垂直-垂直的后向散射系数、滑动平均后的垂直-水平的后向散射系数、高程值和坡度值;将所述各像元的所述特征向量输入分类算法,得到所述各像元的分类结果;根据所述分类结果确定所述SAR影像序列中的水域像元。
7.如权利要求1所述的水库水储量反演方法,其特征在于,所述根据水位-水储量关系曲线和所述目标水位序列,得到所述目标水库的水储量序列之前,所述方法还包括:从激光测高卫星获取所述目标水库中最高水位以上的激光点云高程数据;根据所述激光点云高程数据对数字高程模型进行校正;从校正后的所述数字高程模型中获取计算范围内每个栅格点的高程值,所述计算范围根据所述目标水库的最大水面范围得到;根据目标水位、所述计算范围内所述栅格点的数目、所述计算范围内每个所述栅格点的高程值,确定所述目标水位对应的目标水储量,进而得到所述目标水库的所述水位-水储量关系曲线。
8.一种水库水储量反演装置,其特征在于,包括:影像获取模块,用于获取目标水库中目标局部水域的合成孔径雷达SAR影像序列;面积计算模块,用于根据所述SAR影像序列,在云计算平台GEE上采用分类算法确定所述目标局部水域的水域面积序列,所述分类算法包括随机森林算法;关系计算模块,用于根据激光测高卫星和/或雷达测高卫星获取所述目标水库的初始水位序列,根据所述初始水位序列对应的时间信息,从所述水域面积序列中获取所述初始水位序列对应的初始水域面积序列,基于所述目标水库的所述初始水位序列和所述初始水域面积序列,获取所述目标水库中水位与局部水域面积对应的第一关系;水位计算模块,用于根据所述第一关系将所述水域面积序列转化为目标水位序列;水储量计算模块,用于根据水位-水储量关系曲线和所述目标水位序列,得到所述目标水库的水储量序列。
9.一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
暂无引用专利



