1.河势遥感监测
（1）河势及其监测的基本内容。河势是指河道在水流的作用下形成的主河槽走向及发展趋势，归顺的河势形态，有利于河道的行洪排沙，不归顺的河势形态，将严重影响河道整治工程及堤防安全，甚至在汛期遭遇大洪水时发生堤防决溢。
河道形态一般有自然和人工控制两种表现形式，相应的河势表现则较为复杂。对于窄深形河道，多数情况下相对比降大，在水流的长期冲刷下所形成的主河槽比较稳定，在发生较大洪水时，河势仅有微小的变化甚至不发生改变。对于宽浅型的河道，特别是平原河道，由于河道比降较小，水体流速缓慢，上游水流携带的粗泥沙长期落淤而形成大“U”形河道，河道宽、浅、散、乱，河势极不稳定，需要构筑堤防加以控制，这在我国众多的河流中十分普遍。
图4.42 水下地形图
（a）等深线图；（b）立体地形图
河势监测的基本内容包括主河槽的平面走向，主溜带的分布，主流线的位置，水体边界线、工程及其坝垛靠溜情况，主溜在控导工程及险工段与前期河势相比较，河道汊流、串沟、沙洲的分布及规模等。在纵向位置上，还要探测主流的深度和堤坝、工程根基的偎水情况。
以上主溜带和主流线的有关概念解释如下：
主溜带：是河槽主流内具有较大深度和较大流速的带状过水面，往往伴有高含沙水流。
主流线：主流线是具备最大深度（个别情况例外）和最大流速的过水条件，通常用一条线来表征。
（2）河势遥感监测的方法。包括监测河段及时段的选择和数据源的选用：
1）监测河段及时段的选择。大多数情况下，具备复杂河势的河流段主要分布在平原区，河流由工程所控制，一次中常洪水过程就可能改变河势走向。因此，应注意选择合适的监测河段及时段。监测时段的选择，以汛前（一般为5月上、中旬）和汛后（一般为9月下旬或10月上旬）作为两个控制性监测阶段，若汛期遭遇洪水，河势发生较大变化，还应实时加测。
2）数据源的选用。利用遥感技术监测河势，宜选用正在运行的商业化星载卫星遥感图像数据，其原数据重复周期短，运行成本低，特别适用于宽长型河道。
从对目标的识别能力和运行成本出发，可对于首次实施遥感河势监测的河段，宜选择高分辨率的图像数据，建立详细的本底河势信息数据库，为以后的对比观测莫定基础。
一般，对于小流量下的年际监测，由于河势变化微小，采用30m分辨率的Landsat数据即可满足要求。对中、大洪水造成的河势剧烈变化的河段，选择SPOT数据，对于不利天气条件，可选择RadarSat数据实施监测。
图4.43 河势遥感监测技术流程
3）河势遥感监测的技术路线。遥感监测河势的技术路线，就是通过对获得的数据经图像处理，在专业图像处理系统的支持下，人机交互式地标绘、提取河势信息，结合一定的外业调查，修正并确定解译结果，然后通过矢量转出功能，将河势矢量信息交换为GIS系统能够读入的数据格式，在GIS系统下添加属性数据，供进一步的分析应用，河势遥感监测技术流程如图4.43所示。
（4）图像处理。图像综合处理是河势遥感监测的关键内容之一，处理结果的好坏，直接影响河势信息的识别和提取，主要的处理项目包括：影像合成，河道及水体信息的增强，几何校正及投影变换，不同分辨率图像的融合，图像的镶嵌及裁剪。
（5）河势信息的判别提取。包括解译的基本内容、野外综合调查及验证、信息编码及转存内容：
1）解译提取的基本内容。遥感影像所要提取的是主流水边线、主溜带、主流线、汊流、串沟、沙洲、工程靠溜信息、洪水上滩及其淹没面积等内容。在高分辨率图像上能够表现出的坝垛靠溜及其程度，也是解译的重要内容之一，另外还有一些特殊用户所感兴趣的目标。
主流水边线：由于汊流、串沟和沙洲的影响，主流水边线的提取会受到一定干扰，在部分散乱的河道内尤甚。提取时，首先区分出主流，可以与既往河势资料比较分析，也可以通过实地勘查得到确认，再通过图像放大窗口沿水边线逐点标绘形成矢量线文件。
主溜带：主溜带是河槽主流内具有较大深度和较大流速的带状过水面，往往伴有高含沙水流，大水时在图像上易于识别。
主流线：主流线具备最大深度（个别情况例外）和最大流速的过水条件，通常用一条线来表征。主流线并非一定位于主流带的中央，它受制于河势走向和水下地形，在遥感影像上准确定论比较困难，可通过河势查勘获取。(www.xing528.com)
汊流、串沟：汊流、串沟在影像上特征明显，标绘时视其宽度用双线或单线勾画。
沙洲：沙洲分布于主流与汊流，汊流与汊流之间，可一次完成一个闭合图斑的勾绘。
工程靠溜信息：各种工程是否靠溜，在遥感影像上易于识别，但具体到个体坝、垛的靠溜和程度则较难判定，可通过河势查勘获取。这部分内容无需在图上标绘，仅在同性数据库中加以描述。
以上信息应分层存放，以利后期的编辑。
2）野外综合调查及验证。野外作业是对遥感解译的。补充和验证，特别是补充因分辨率低而造成的坝、垛靠溜信息的严重不足，但野外作业并非全面铺开，而是对不利河势的河段展开调查，获取重要信息。
3）信息编码及转存。河势信息编码，目的在于数据管理、查询和分析的方便，各个单位的做法虽不尽相同，但均应与本区域的防汛信息系统尽可能保持一致，最少应包含信息码、名称及相应属性等字段。若信息提取是在图像处理系统下作业的，还应对数据转换，能被GIS所引用。
2.水库库容动态变化的遥感监测
（1）水库库容动态变化遥感监测的优点。修建水库能调节天然径流以满足防洪、水力发电、灌溉、水产养殖等综合利用的需求，而水库的调水性能又与水库的面积和库容等特征有着直接关系，因此，水库的面积曲线和容积曲线常被称为水库的特性曲线，是水库的重要资料。
水库的面积曲线和库容曲线在水库规划、设计时就已作出，但水库建成蓄水后，因淤积等原因，库区会发生明显的地形变化。因此，在运行一定时间后，必须重新复核水库的特性曲线。以往常规做法都是由人工进行实地重新测定，这种方法费时、耗资、野外工作量大、更新慢。应用卫星提供的遥感资料进行水库库容动态变化监测的优点如下：
1）视野宽。卫星是从高空拍摄地面情况，好比把人眼提高到空间来俯视地面，一下子就完整地反映出整个水库库区和流域的全貌，其他各种常规方法，根本无法做到这一点。
2）周期短。以Landast为例，同一地区的卫星资料每隔16d就可重复获取一张。自1972年至今，各地区都积累了大量卫星资料，从中可选取不同条件下（如不同水位等）的水库动态变化资料系列。
3）资料新。卫星过境后，即可从地面站获得资料，加上资料转绘、处理、制作的周期，约1～2个月就能到达用户手中，这不但能及时得到最新的资料，而且可以全面快速地反映出当前全流域和水库的概貌，以及各种人为影响的变化。
4）约束少。卫星不受地理条件与区域条件的限制，即使对于边远地区和无人地区也同样能获取理想的资料。
5）用途广。卫星成像时，不但使用可见光波段，同时还将人眼无法可见的近红外、中红外和热红外波段信息也记录下来，并转换成人眼可见的图像，扩大了人眼的识别范围，提供了更多的判别条件。因而，可以充分发挥卫星遥感图像这种多信息多用途资料的优势，不仅可以用它复测水库特征曲线，还可以根据用户不同的需要，提取各种不同的信息，如制作集水区流域图、植被图、土地利用图等。
（2）水库库容遥感复测的工作原理及方法。应用卫星遥感技术复测水库库容曲线，关键在于水位与水面面积关系的推求。由于水体在近红外波段上是充分吸收，图像上反应为黑色，而陆地、植被等地物是强漫射反射物体，都程度不同地反射近红外波段，图像上的反应与黑色有差异，通过对比就可识别水体面积。因此，只要收集到不同水位条件下的卫星资料及同步的实测库水位资料，用计算机分别求出各水位时的水面实际面积，根据这些对应关系，即可绘出水位～面积曲线，从而推算水位～库容曲线。
1）资料收集。根据水库出现过的最高最低水位，按用户所需精度从北京卫星地面接收站购买合适的遥感卫星资料。从经济实用又保证成果精度出发，可以采用用磁带和胶片互相交叉的方式购买。
2）图像预处理。为了使胶片资料能有效地进入计算机进行处理，必须将其置于高密度扫描仪下，进行10μ高分辨率扫描，使其转化为数字化格式，便于计算机处理。由于卫星拍摄地物是以灰度成像，而各图像拍摄时的天气、日照等条件又不一样，因而存在着灰度不一致的问题，首先需要进行灰度一致化处理，使得各图像都拥有统一的灰度基础。尽管遥感卫星地面接收站在卫星数据接收后已进行了常规校正，但对高精度的地形测量和面积量算而言，仍嫌不足，必须进行几何精校正，即地理位置纠正，通常采用三次卷积法将陆地卫星图像纠正到统一的大地坐标网格上，使得各图像都拥有同一个几何地理位置。
3）图像处理。人们的目的是获取精确的各级水位时的水库面积，故识别图像中的水体是一个重要环节。为了突出水体，就要采用图像增强技术，以突出水陆界线，在此基础上，利用计算机程序来识别水体。
4）水库面积曲线和库容曲线。计算机依据计算出的不同卫星资料上的水体面积和相应的实测库水位资料可以绘制出水库的特性曲线。
（3）精度问题。卫星遥感技术复测水库库容的精度问题主要体现在水体面积的量算和图幅取用的多少。
关于图幅的取用，对相同的水位高差，卫星图像收集的越多，即相邻两幅图像之间的水位差越小，库容曲线的精度也就越高。
对于水体面积量算问题，一般来讲，卫星图像经过地理位置精校正后，完全可以保证其量测误差保持在一个像元之内，因而，在这样的图像上统计水体面积，误差也应在一个像元之内，例如，采用美国陆地卫星TM资料，其最终面积量测误差是在30m×30m之内。
精确度验证，可以采取各种措施来进行，如：选择1～2个样区，分别量算最新1∶1万地形图上的某个特征水位时的水面面积和相应的卫星图像上的水面面积进行比较；采用人工测定的水库高水位段面积曲线和库容曲线接轨的方式进行比较；选择一个地形基本不发生变化的样区，进行人工测定，以此验证遥感方法的精度等。
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