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遥感技术与应用 2022年第1期37卷 186-195页

作者：史宜梦刘希胜朱文彬宋宏利河北工程大学地球科学与工程学院河北邯郸056038 青海省水文水资源测报中心青海西宁810001 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101

河流径流量是陆地上最重要的水文要素之一,准确获取径流信息对于区域的水资源评价和生态修复方面都具有重要作用。研究基于Google Earth Engine(GEE)云平台提供的Sentinel-1、Sentinel-2影像数据,结合数字高程模型(DEM)对河长、河宽、... 详细信息

河流径流量是陆地上最重要的水文要素之一,准确获取径流信息对于区域的水资源评价和生态修复方面都具有重要作用。研究基于Google Earth Engine(GEE)云平台提供的Sentinel-1、Sentinel-2影像数据,结合数字高程模型(DEM)对河长、河宽、糙率、比降、河深和流速等水力学参数进行遥感估算,进而采用关系拟合法与改进的曼宁公式法对黄河源区唐乃亥站点附近河段进行径流量反演研究,探讨了河段长度差异对径流量反演精度的影响,并通过建立站点河段与上下游河段之间的河宽关系,实现了对站点河段径流量监测时间序列的扩展补充。结果表明,两种模型均能有效进行径流量的模拟估算,其纳什效率系数(NSE)均在0.80以上;关系拟合法与改进的曼宁公式法径流反演的均方根误差(RMSE)分别为233.431 m^(3)s^(-1)和271.704 m^(3)s^(-1),相对均方根误差(RRMSE)分别为16%和24%,关系拟合法反演精度总体优于改进的曼宁公式法。通过对不同长度河段径流量的反演结果对比分析发现,辫状河心滩的河宽估算在汛期存在较大的不确定性,进而影响径流反演精度,在河段选择时应予以规避;站点河段与上下游河段的平均河宽之间具有强烈的相关性,相关系数均在0.96以上,因此上下游河段的影像数据可为站点河段径流量反演提供重要补充,实现目标河段径流量的加密监测。

关键词：径流量反演 GEE云平台水体指数 Sentinel-1 Sentinel-2

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基于多源遥感数据的黄河源区河流水体提取与径流量反演研究

基于多源遥感数据的黄河源区河流水体提取与径流量反演研究

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作者：史宜梦河北工程大学

学位级别：硕士

河流径流量是陆地上最重要的水文要素之一,精确地获取径流量信息对于区域内的水资源评价和管理以及在抗汛防洪等方面均具有重大作用,为水资源的开发利用、节约与保护等工作提供了重大支持。随着经济的快速增长和发展,目前我国水资源短... 详细信息

河流径流量是陆地上最重要的水文要素之一,精确地获取径流量信息对于区域内的水资源评价和管理以及在抗汛防洪等方面均具有重大作用,为水资源的开发利用、节约与保护等工作提供了重大支持。随着经济的快速增长和发展,目前我国水资源短缺、干旱缺水等问题日渐突出,突发性洪涝灾害使人民的生命财产安全遭受巨大损失。因此,对河流径流量的监测具有非常重要的现实意义。因遥感技术具有受地面限制少、获取数据速度快等优势,为河流径流量的反演提供了重要支持。本文基于Google Earth Engine(GEE)云平台及其提供的Landsat8、Sentinel-1/2影像数据进行水体提取,包括利用改进的归一化水体指数(Modified Normalized Difference Water Index)与大津法(Otsu)对Landsat8、Sentinel-2影像进行水体提取,利用Canny边缘检测与大津法相结合的自适应阈值法对Sentinel-1影像进行水体提取。在此基础上,结合数字高程模型(Digital Elevation Model)对河长、河宽、糙率、比降、河深和流速等水力学参数进行估算,进而采用关系拟合法与改进的曼宁公式法对黄河源区唐乃亥站点附近河段进行径流量反演研究。同时,本文探讨了河段长度差异对径流量反演精度的影响,并通过建立站点河段与上下游河段之间的平均河宽关系,实现对站点河段径流量监测时间序列的扩展补充。主要结论如下:(1)通过对Landsat8、Sentinel-2、Sentinel-1影像水体提取分类结果分析发现,影像的分类的效果较好,Kappa系数分别为0.825、0.890、0.759。(2)通过对关系拟合法与改进的曼宁公式法的径流量反演结果分析发现,两种模型均能有效进行径流量的模拟估算,其纳什效率系数(NSE)均在0.80以上;均方根误差(RMSE)分别为244.849 ms和253.925 ms,相对均方根误差(RRMSE)分别为17%和22%,采用关系拟合法的反演精度总体上优于改进的曼宁公式法。(3)通过对不同长度河段的径流量反演结果对比分析发现,在利用关系拟合法进行径流量反演时,波动区平均河宽越大,其径流量反演精度呈现增高趋势;在利用改进的曼宁公式法进行径流量反演时,选择非辫状河段可以降低径流量模拟的不确定性,提高其径流量反演精度。(4)站点河段与上下游河段平均河宽之间具有强烈的相关性,相关系数均在0.96以上,因此上下游河段的影像可为站点河段径流量反演提供重要数据补充,实现站点河段径流量的加密监测。

关键词： GEE云平台径流量反演水体指数水体提取黄河源区

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