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申请/专利权人：珠江水利委员会珠江水利科学研究院

摘要：本发明公开了一种基于敏感河段的生态流量达标率遥感监测方法及装置，方法包括：基于历史卫星遥感影像得到监测断面流量变化响应敏感河段；所述敏感河段是基于水体淹没频率得到；构建基于历史水文资料及卫星遥感影像的断面敏感河段“水域面积A‑流量Q”关系，并进行A‑Q关系拟合，得到拟合的A‑Q关系模型；利用监测期卫星遥感影像提取监测断面敏感河段水域面积并计算流量；对比遥感计算流量与生态流量目标值判断是否达标并计算生态流量达标率。本发明以对于流量变化在水域面积上反应敏感的河段的面积作为参数构建流量计算模型，更加充分利用遥感技术对平面尺度的信息捕捉的优势，能够提高遥感估算流量精度。

主权项：1.基于敏感河段的生态流量达标率遥感监测方法，其特征在于，包括下述步骤：基于历史卫星遥感影像得到监测断面流量变化响应敏感河段；所述敏感河段是基于水体淹没频率得到；构建基于历史水文资料及卫星遥感影像的断面敏感河段“水域面积A-流量Q”关系，并进行A-Q关系拟合，得到拟合的A-Q关系模型；利用监测期卫星遥感影像提取监测断面敏感河段水域面积并计算流量；对比遥感计算流量与生态流量目标值判断是否达标并计算生态流量达标率；所述基于历史卫星遥感影像得到监测断面流量变化响应敏感河段，具体为：对历史卫星遥感影像进行几何校正、辐射定标、大气校正处理；得到反射率；利用归一化差异水体指数NDWI和大津算法Otsu从处理后的影像上提取水体；基于提取的水体计算水体淹没频率；基于水体淹没频率选取敏感河段；所述敏感河段的选取原则如下：一敏感河段与监测断面之间无大型支流汇入；二敏感河段包含由低到高不同淹没频率的水体；三敏感河段内除永久水体外其余各淹没频率水体范围均较大；四敏感河段从一个包含不同淹没频率水体且除永久水体外各淹没频率水体宽度小的断面开始，在满足前三个条件下，到最近的包含不同淹没频率水体且除永久水体外各淹没频率水体宽度小的断面结束；NDWI的计算公式如下： Green代表遥感影像中的绿光波段，NIR代表遥感影像中的近红外波；水体淹没频率的计算公式如下： 其中，F为某一位置的水体淹没频率，D为该位置所在像元被提取为水体的次数，N为该位置用于水体提取的遥感影像总期数；所述构建基于历史水文资料及卫星遥感影像的断面敏感河段“水域面积A-流量Q”关系，并进行A-Q关系拟合，得到拟合的A-Q关系模型，具体为：从历史遥感影像上准确提取敏感河段的水域面积A，所述水域面积A的提取方法如下：对于波段数小于等于4个的卫星遥感影像，采用目视解译勾绘水体边界计算水域面积或利用水体指数NDWI提取水体并计算水域面积A；对于波段数大于4个的卫星遥感影像，首先利用水体指数提取纯水体像元，其次利用膨胀算法提取水陆边界混合像元，最后采用考虑空间信息的多端元光谱混合分析算法求解水陆边界混合像元中的水体丰度，在完成提取水体后依据敏感河段矢量范围统计该范围内的所有水体丰度之和，乘以像元大小即得到范围内的水域面积A；根据从历史水文资料中获得遥感影像成像时刻的流量Q；获取了监测断面敏感河段的历史水域面积A及监测断面历史流量Q数据后，进行A-Q关系拟合，拟合是在多种不同类型模型中进行，并根据决定系数R2选取最优模型，R2数值越接近于1代表拟合结果越接近真实值；所述对比遥感计算流量与生态流量目标值判断是否达标并计算生态流量达标率，具体为：对比监测断面的流量QM与该断面预先设定的生态流量目标值QE，若QM大于等于QE则表明该断面的生态流量在本次监测中达标，否则不达标；统计某特定时间段内河流监测断面生态流量达标次数在遥感监测总次数中的占比即得到监测断面生态流量达标率，计算公式如下： 式中，R为监测断面生态流量达标率，E为监测断面生态流量达标次数，M为某特定时间段内监测断面生态流量的遥感监测总次数。

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