基于高分一号卫星数据的库区淹没频率分析方法

为分析水库水位变化对消落带生态结构的影响,提高淹没频率计算精度,提出一种基于高分一号卫星数据的淹频率分析方法。该方法通过对高分一号WFV影像数据进行预处理并多次迭代提取缓冲区的水体信息,结合地理配准和计算得到淹没频率空间分布特征,通过以此模拟的水体分布结果的精度验证淹没频率的可靠性。三河口水库实例验证结果表明:提出的水库淹没频率分析方法较准确地反映了水体信息的时空变化特征,模拟的水体信息结果总体精度和Kappa系数均值分别达到86.5%和73%,较准确地还原了水库蓄水阶段的水体变化,提高了水体淹没频率计算的精度。     

应用多源遥感影像提取鄱阳湖形态参数

鄱阳湖是我国最大的淡水湖,也是我国的洪水多发地带.利用遥感影像自动、快速、准确提取鄱阳湖形态参数(水体面积、水位高程值),实时监控鄱阳湖水情空间动态变化,具有非常重要的意义.本文通过在Radarsat SAR和Terra Modis遥感影像上提取水体,测量计算了遥感影像上的水域面积.将遥感测量结果与利用鄱阳湖历年的水位高程与面积水文统计数据拟合模型测量结果进行交互验证,误差绝对值小于0.70%,最终建立了一个具有较高精度的鄱阳湖主体水域水位-面积分布数学模型.为利用遥感影像实时监控鄱阳湖水情空间动态变化提供了可行的方法手段,对湖泊、水库的泛洪监测、调洪功能分析具有重要的意义.     

采用混合像元分解的水库面积提取及变化监测

利用Landsat-5 TM,Landsat-7 ETM+和Landsat-8 OLI遥感影像数据和高空间分辨率(1.14,0.54 m)的Google Earth^TM地面实况图进行水库面积检测与变化监测的技术研究.采用完全约束最小二乘法混合像元分解(FCLS)方法提取不同水库水体信息,并与常用水体指数法及支持向量机(SVM)分类法进行比较,利用多时相FCLS方法监测厦门杏林湾水库2006-2014年间的面积动态变化.结果表明:基于FCLS的方法比NDWI等水体指数方法更能准确地获取水库水体面积大小及其变化信息.     

基于MODIS数据的水体超分辨率制图——以丹江口水库为例

遥感数据是提取水体信息的常用数据,实际应用中,中、高分辨率空间数据能够以较高精度提取水体信息,但由于时间分辨率较低,难以有效监测水体的动态变化过程.以MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)为代表的低空间分辨率遥感数据时间分辨率高,在全球大范围快速提取水体及水体动态变化监测中具有重要意义,但是受其空间分辨率较低的限制,提取的水体信息精度不高.针对该问题,该文提出了一种针对MODIS数据的水体超分辨率制图方法.该方法首先利用MODIS数据MOD09Q1产品的1、2波段,通过线性混合像元分解,得到水体丰度图;然后利用MODIS数据MOD09A1产品的2、4波段,计算得到水体归一化指数,对水体丰度图进行后处理以减少混合像元分解误差;最后以修正后的水体丰度图为输入,建立超分辨率制图模型,从而得到最终的高空间分辨率水体分布图.将上述方法应用于丹江口水库,并与利用Landsat-8/OLI数据提取的水体分布图进行对比,结果表明,相对于传统像元尺度的水体制图结果而言,通过超分辨率制图得到的水体制图结果精度更高,不仅能够更好的保留水体空间分布特征,提取的水体面积也更加准确.基于MODIS数据利用超分辨率制图方法对丹江口水库进行水体提取,完成了2014年12个月丹江口水体面积变化图.超分辨率制图可以获得具有Landsat空间分辨率和MODIS时间分辨率的水体制图结果,实现对丹江口水库的高时空分辨率的水域变化监测.     

面向鄱阳湖洪涝风险分析的HY-1C/D卫星CZI影像水体面积与水位关系研究

海洋一号C星(HY-1C)和海洋一号D星(HY-1D)搭载的海岸带成像仪(coastal zone imager，CZI)广泛应用于海洋、海岛和海岸带监测，同时也是内陆水体动态监测的重要数据源.该文选择水体范围变化剧烈、旱洪灾害频发的鄱阳湖为研究区，以瑞利校正后的CZI反射率数据为基础，利用归一化水体指数(normalized difference water index，NDWI)与归一化植被指数(normalized difference vegetation index，NDVI)联合的水体范围提取方法，相对精度达到96%，并获取了2019年3月至2020年8月鄱阳湖湖泊淹没面积.在此基础上，结合同步的水文站水位测量数据，建立了适用于鄱阳湖的水面积－水位定量关系模型(R＝0.97).分析结果显示，鄱阳湖9月中旬至1月，水体面积最小，水位最低；2月至6月，水体面积逐渐增大，水位逐渐抬升；7月和8月，水体面积和水位达到年内峰值.洪涝风险区主要集中在鄱阳湖的东南部和西部.该研究对星地联合的洪涝风险分析有一定的借鉴意义.     

基于像元二分模型改进的水体指数提取方法研究

湖泊是生态圈的重要组成,湖泊面积变化与人类活动和气候变化具有高度敏感性,研究湖泊变化可以帮助我们了解生态环境变化.近年来遥感技术的进步为湖泊面积提取提供了更好的方法,但是由于空间分辨率的影响,混合像元的存在制约水体分类与提取的精度.针对低分辨率影像单个像元内地物复杂,难以选择端元等问题,选用Landsat8 OLI数据,利用改进归一化水体指数基础上的像元二分模型对纳木错等湖泊进行面积提取,分别利用线性分解模型和高分辨率影像提取的水体对结果进行精度评价.研究发现改进像元二分模型提取的水体面积与高分辨影像高度相关,且Kappa系数更高,说明该方法提取水体信息更精确,特别是对水陆模糊边界区域提取精度效果较好.     

应用遥感资料获取库区水下地形的方法研究

对美国陆地卫星接收到的新安江水库七个不同时相的多波段ＴＭ数据图像资料进行计算机解译,按不同的库区水位解译出每个时相的水陆界线准确位置及求出水边线所包围的水域面积,然后按序进行图形叠加,经过整饰便可得到一幅库区的水下地形 图,根据卫星遥感的成像时间找出水库当时的实际水位,作出水库的水位－面积曲线,经新安江水库原设计的水位－面积曲线与用遥感方法提取的同等水位的面积值分析计算,其平均误差小于０．１１％,     

耦合最大熵模型的离散粒子群水体提取

基于光谱匹配的离散粒子群(SMDPSO)是一种高精度的水体提取方法,但是,由于该方法过度依赖于光谱的相似程度,易将与水体具有相似光谱的地物误判为水体.利用最大熵模型替换光谱匹配方法,提出了耦合最大熵模型的离散粒子群方法(MEDPSO).对全球6个典型区域进行了水体提取,结果表明,在提取包含与水体具有相似光谱的雪冰、云及云阴影等Landsat 8_OLI影像水体时,SMDPSO方法误判率高,水体提取的总体精度和Kappa系数低.MEDPSO方法则能显著抑制雪冰、云及云阴影等因素影响,极大地提高了总体精度和Kappa系数.与SMDPSO方法相比,MEDPSO方法极大地降低了相似光谱对水体提取的影响,能在多种情况下精确地提取水体,扩展了离散粒子群在提取水体方面的应用.     

基于混合像元分解的水体面积提取算法

为减小水体边界混合像元对水体面积提取精度的影响,提出基于混合像元分解的水体面积提取改进算法。以ALOS数据为例,利用混合像元线性分解模型获得各像元水体丰度,结合阈值法和数学形态学算法分别提取纯净水体像元和水体边界像元;通过分析水体边界像元的水体丰度构成,提出水体边界像元面积修正算法,实现水体面积修正。研究结果表明,与混合像元分解直接提取的水体面积相比,修正算法提取的水体面积精度最大提高6.7%,有效减小滩地水分对水体边界像元水体丰度计算的影响。     

基于决策树分类的桂林市岩溶地区水体遥感空间信息提取

利用landsat-7 ETM+数据,应用改进的归一化差异水体指数(MNDWI)方法提取桂林市及其周边地区水体信息的时候,发现多处喀斯特地貌山体阴影被误判成水体,显然利用单一的MNDWI无法去除这一干扰因素.考虑到水体表面的坡度比较平缓,于是结合坡度信息进行决策树分类,消除了喀斯特地貌山坡阴影产生的干扰,从而准确的提取了桂林市喀斯特地貌地区的水体信息.     

高陂水利枢纽超蓄淹没动态模拟及实景三维可视化

为研究水库洪水调度情况下的超蓄淹没风险,以韩江高陂水利枢纽为研究对象,基于二维浅水波方程和Villemonte堰流公式构建了库区超蓄淹没模型,模型合理可靠。考虑实际来水和调度方案的不确定性,模型中引入来水、调度方案等动态因子,实现了高陂水利枢纽超蓄淹没风险动态分析模型,并基于三维实景建模技术,实现了任意来水、调度方案下的超蓄淹没三维可视化模拟展示。研究成果可为高陂库区超蓄淹没风险预警预报、水库调度运行、避洪转移、防洪措施制定完善等工作提供决策支撑,也可为其它水库提供借鉴作用。     

防洪减灾决策中的分解协调优化方法

研究了防洪减灾决策系统的一般结构、特征、目标及其应遵循的约束条件，在此基础上，构造了一种防洪决策的数学模型，分析了模型的特点及求解困难，提出了一种求解该模型的有效方法－系统分解协调方法，最后用实例演示了防洪决策系统中该种模型的具体构造及其求解过程，实例研究表明，系统分解协调方法是求解大型防洪减灾决策模型的有效途径和手段。     

基于注意力机制的U-Net脑脊液细胞分割

为解决脑脊液病理图像中部分细胞膜较为模糊，与图像背景难以区分的问题，采用了基于注意力机制的U-Net深度学习方法对脑脊液病理图像做全自动分割.在深度学习网络中加入注意力机制对细胞进行定位，抑制无关信息，提高语义的特征表达，提高对细胞整体分割的精确性.通过镜像、旋转等操作对数据集进行扩充预处理.采用VGG16预训练模型进行迁移学习，交叉熵与Dice损失相结合作为损失函数，分别在脑脊液临床图像与公开数据集2018 Data Science Bowl上进行验证；并与Otsu， PSPnet， Segnet， DeeplabV3+， U-Net进行对比，结果表明， 本文方法在各项指标上均优于其他分割方法.     

基于DEM 数据的地貌类型快速划分系统研究

为实现地貌类型快速划分，以前人研究成果为基础，采用DEM( Digital Elevation Modeldata) 数据，将地貌信息提取流程化: 利用均值变点分析法获取宏观地形因子的最佳窗口、根据算法模型提取可反映地貌信息的8 种地形因子、对各地形因子统一量纲、获得地形因子间相关系数矩阵、采用雪式熵值法取得最佳地形因子组合，最后通过ENVI( The Environment for Visualizing Images) 软件中的非监督分类实现地貌类型划分。基于ENVI二次开发平台，采用IDL( Interactive Data Language) 语言进行编程实现，对地貌类型实现全( 半) 自动智能、快速划分。并以长白山作为研究区，从宏观和微观对地貌进行划分，并对分类结果评价分析，结果较好。该系统的实现，不仅对地貌类型提取流程化、集成化，对我国广大范围内地貌填图也具有重要的现实意义。     

轮南地区三叠系辫状河三角洲沉积储层特征

轮南地区三叠系储层分布广泛,对砂体展布及储层特征的详细研究对该区的精细勘探具有指导意义。在层序格架基础上,应用露头、测井、录井资料,分析三叠系的岩性、结构、构造特征及储层物性特征,总结该区三叠系的沉积特征及储层特征。该区三叠系为冲积扇—辫状河三角洲-湖泊沉积体系,自北向南依次展布,沉积主体为辫状河三角洲平原、辫状河三角洲前缘亚相沉积及滨浅湖沉积。储集砂体主要为分流河道及水下分流河道沉积,储集空间为粒间孔、粒间溶孔,储层孔渗性好。平面上物性自北向南逐渐变好;垂向上向上物性变差。轮南地区三叠系储层发育,油气藏形成的主控因素为圈闭及油源条件。     

基于水库调蓄的流域可供水量优化模型研究与应用

对上游有调蓄水库的流域提出了一个计算流域可供水量的优化模型,该模型以用水保证程度最高为优化目标,约束条件包括水量平衡,水库上下限约束,航运和发电约束,模型采用动态规划法求解.应用该模型计算了广东省西枝江流域长系列的可供水量,结果表明,优化模型和模拟模型相比,在来水较枯且用水不能保证的年份,可使流域在枯水期的供水得到均匀破坏,可保证重要用水部门的供水需要.     

最近邻河道相对高度及其在中国洪水淹没制图中的应用

基于国际上由数字高程模型（digital elevation model，DEM）衍生的最近邻河道相对高度（height above nearest drainage，HAND）概念，采用STRM DEM数据派生了中国1000和250 m水平分辨率的HAND数据集，并将HAND数据集应用于洪水淹没制图，建立了河道水位相较枯水期上涨1~10 m情景下的中国河道型洪水淹没图库．进一步以淮河一级支流淠河2020年7月大洪水为例，采用遥感提取及HEC-RAS计算的淹没范围，验证了基于HAND绘制的淹没图．结果表明，HAND相对于经典的DEM能够补充提供局地地形信息，基于HAND的淹没制图方法具有可行性和合理性．本文计算的中国HAND数据集可为地理学相关领域的研究提供凸显局地特征的地形数据，建立的基于HAND的淹没图库可为中国的洪水淹没制图工作及洪水风险管理提供参考．      

基于协同进化遗传算法的水库群供水优化调度研究

针对水库群供水优化调度问题,介绍了一种改进的协同进化遗传算法。该算法针对求解高维、复杂的水库群优化调度时多约束条件难以处理、计算机时长、易陷入局部最优解等缺陷,建立了相应的罚因子的评价机制,生成了两类进化子种群,运用改进遗传算法同时对不同种群进行操作,并将其应用在滦河下游六水库联合供水优化调度中。实例计算结果表明,用该算法求解水库群供水优化调度问题,结果可靠、合理,计算效率高。     

山美水库洪水淹没分析及方法研究

在全球极端天气逐年增多的背景下,自然灾害发生的频次和强度愈来愈大。中国为防洪抗旱近年来兴建水库,而水库一旦发生洪水灾情,水库的泄洪淹没范围对下游防汛规划及减少灾害损失至关重要。以山美水库为例,基于地理信息系统(geographic information system, GIS)技术选用有源淹没方法确定山美水库遭遇3种重现期洪水泄洪的淹没范围,并利用洪水量等于淹没水量的原理,提出了一种运用二分法迭代有源淹没的淹没水位确定方法。通过输入3种不同重现期洪水量,本研究模拟出山美水库遭遇20年一遇洪水时下游淹没面积为20.04 km²,遭遇50年一遇洪水时下游淹没面积为24.42 km²,遭遇100年一遇洪水时下游淹没面积为26.07 km²。结果显示,淹没区域集中在水库下游的梅山镇、罗东镇、码头镇。研究结果可为地方政府管理洪水风险、制定防洪措施提供一定的参考。