多源遥感大范围高频次江河湖库水体遥感监测技术

中国水利水电科学研究院先进技术产品

　　一、技术产品名称

　　多源遥感大范围高频次江河湖库水体遥感监测技术

　　二、主要功能与先进性

　　多源遥感大范围高频次江河湖库水体遥感监测技术，主要功能包括卫星影像数据存储管理，多源遥感中高空间分辨率影像数据快速读取、校正、转换等标准化处理，雷达、光学影像数据水体快速提取，云层影响去除，水体准确性自动/半自动准评审，水体再编辑，水体统计分析与制图输出。

　　该技术，根据江河湖库目标水体形态、光谱特征，首次提出面向对象多尺度分割多阈值识别的水体自动提取算法，实现了数据下载、读取、处理、提取、输出等全链路自动与半自动化。相比传统算法，该技术充分考虑不同环境下的水体光谱、形态和色调差异，提升了算法的影像质量可溶性、不同特征水体适应性、不同区域和环境可移性，从而进行全国范围高频次江河湖库水体快速监测。

　　三、技术指标

　　实现了一套完整的遥感数据存储管理、水体提取模型库，开发了全国江河湖库水体提取的业务化系统，主要技术指标如下：

　　（1）大数据的存储与管理，PB级别的多源遥感大数据的集成管理；

　　（2）多源遥感影像接入与处理自动化。实现每日TB级遥感影像的自动接入下载、入库与预处理；

　　（3）江河湖库水体提取智能化。面向对象多尺度分割多阈值识别的水体自动提取，实现数据处理与信息提取全链路自动与半自动化；

　　（4）江河湖库水体监测高精度。目前大中型江河湖库及1平方公里以上湖泊水体提取精度达到90%以上；

　　（5）江河湖库水体监测高频次。目前已实现对大中型江河湖库及1平方公里以上湖泊6-12天监测一次，重点区域3天监测一次。

　　四、主要应用领域

　　该技术可以广泛应用于用于全国江河湖库的水体动态监测，包括：

　　（1）全国近10万座水库的水域面积常态化监测，定期生产水体范围遥感产品，评估区域地表水资源量，监测区域旱情，并可开展蓄变量变化监测；

　　（2）全国大中型湖泊水域面积常态化监测，定期生产水体范围遥感产品，评价湖泊湿地生态质量；

　　（3）大江大河水域面积常态化监测，定期生产水体范围遥感产品，评价江河湿地生态质量；

　　（4）采用不低于2米级卫星遥感数据，提取全国大中小型水库、湖泊以及江河水体范围、岸线边界，服务于多级江河湖库动态监管。

　　五、应用案例

　　在国家防汛指挥系统二期工程“水利部旱情遥感监测系统”项目支持下，申报单位2016年研发了基于高分一号影像的“典型湖库水体遥感监测系统”，开展了全国十三个大型湖库水体监测产品的定期生产，取得良好效果。以此为基础，形成了江河湖库水体遥感监测技术，先后开展了湖北省2016年以来755个湖泊和22个重点湖泊动态变化监测、京津冀地区2019年以来60个湖泊水库动态变化监测、安徽省2019年以来169个湖泊动态变化监测，并在长江流域、淮河流域进一步推广应用，实现了安徽省、湖北省和江西省约2万个湖泊水库动态监测，为湖泊水库监管提供了有力支撑，应用推广效果显著

　　附图：

图1 2019年湖北省长湖水体遥感监测专题图

图2 2019年安徽省巢湖水体遥感监测专题图

图3 2019年河北省白洋淀水体遥感监测专题图

图4 2019年湖南省洞庭湖水体遥感监测专题图

图5 2019年安徽省平天湖水体遥感监测专题图

图6 2019年安徽省赵楼水库水体遥感监测专题图

图7 江河湖库水体遥感监测业务化系统