一种基于观测塔遥感的自然河流生态流量监测方法
摘要文本
本发明公开了一种基于观测塔遥感的自然河流生态流量监测方法，包括：塔基视频传感器设备架设；智能成像与数据传输传感器系统检测及相关参数获得；无人机河道断面测量；河道断面水下地形测量；三维数字河道模型构建及生态流量计算方法生成；塔基视频遥感水面宽度的批量提取；生态流量计算与可视化。本发明构建了适用于一种获取高频自然河流生态流量的遥感智能检测方法；显著提升现有遥感生态流量监测的时间频率，实现基于生态流量目标的快速数据获取、数据传输和数据可视化；降低无资料区河流流量数据获取成本，从方法构成上增加其适用性。
申请人信息
- 申请人:生态环境部卫星环境应用中心; 北京师范大学
- 申请人地址:100094 北京市海淀区丰德东路4号
- 发明人: 生态环境部卫星环境应用中心; 北京师范大学
专利详细信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 专利名称 | 一种基于观测塔遥感的自然河流生态流量监测方法 |
| 专利类型 | 发明申请 |
| 申请号 | CN202311564791.6 |
| 申请日 | 2023/11/22 |
| 公告号 | CN117664248A |
| 公开日 | 2024/3/8 |
| IPC主分类号 | G01F1/002 |
| 权利人 | 生态环境部卫星环境应用中心; 北京师范大学 |
| 发明人 | 刘思含; 娄和震; 潘子豪; 杨胜天; 蔡明勇; 周柏池; 谢宇浩; 游代安; 付卓; 滕佳华; 殷守敬; 丁建新; 龚记熠 |
| 地址 | 北京市海淀区丰德东路4号; 北京市海淀区新街口外大街19号 |
专利主权项内容
1.一种基于观测塔遥感的自然河流生态流量监测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、塔基视频传感器设备架设：架设铁塔观测平台，基于铁塔观测平台架设智能成像与数据传输传感器系统；步骤二：智能成像与数据传输传感器系统检测及相关参数获得；步骤三、无人机河道断面测量：根据监测断面位置和智能成像与数据传输传感器系统观测范围，开展无人机野外控制飞行；通过无人机河道断面测量，获取监测断面无人机影像数据，所述无人机影像数据包括带有目标河流断面的河道形状、高程及附近地物信息的图像数据；步骤四、河道断面水下地形测量：野外数据采集与实地测量，获取河道断面水文和水力参数包括水深测量数据、流速测量数据、坡降测量数据和糙率测量数据；步骤五、三维数字河道模型构建及生态流量计算方法生成：对步骤三获得的无人机影像数据进行处理，输出数字表面模型和数字正射影像，获得水面上基础地形数据；结合步骤四获得的河道断面水下地形测量的数据，从而将水面以上的高程变化和水下地形进行拟合，合并生成完整的三维数字河道模型；对于每个三维数字河道模型，指定的每个河宽对应着相应的水位、过流面积、水力半径和湿周长；基于三维数字河道模型结合流量计算公式构建湿周-流量之间的关系，如公式(8)所示：其中，Q为当河宽为RD时的河流流量，m/s；n为糙率系数；J为水力梯度；L为监测断面湿周长，m；A为过流面积，m；k为转换常数；RD为任意河宽数值；32利用湿周-流量之间的关系，求取湿周-流量曲线的曲率，得到湿周-流量曲线曲率最大的点对应的流量即为生态流量：其中，R为湿周-流量曲线曲率；Q为当河宽为RD时的河流流量，m/s；L为监测断面湿周长，m；曲3步骤六、塔基视频遥感水面宽度的批量提取：基于塔基视频传感器获取的数据得到实时水面线，基于实时水面线计算河流水面宽度；步骤七、生态流量计算与可视化：基于步骤六获得的河流水面宽度及步骤五的生态流量计算方法计算得到生态流量并实现其可视化展示。