星-机一体的水力几何形态流量估算方法

发布时间：2025-06-24 01:10

　　 河川径流变化的监测是水资源开发及生态建设的基础。但我国仍然存在大范围的水文资料匮乏地区,水资源储量及变化资料的缺失制约着区域社会经济发展。低空遥感及卫星遥感数据能快捷方便地获取河流信息,为此将卫星遥感数据与低空遥感数据相结合,依据水力几何形态理论,通过低空遥感数据建立表征河流水力几何形态的数字模型,在卫星遥感长序列数据的支持下进行流量估算研究,为水文资料匮乏区的中小河流流量监测提供一种新方法。选取位于新疆的玉龙喀什河为研究区,建立表征河流水力几何形态的数字模型,应用卫星遥感数据计算23次不同时期的流量。将计算结果与水文站实测数据对比验证,结果表明,当流量小于200 m³/s时,基于水面宽的水力几何形态流量估算方法效果较好,其中均方根误差结果为4.65 m³/s,对该地区进行精细化的水资源管理时具有较强的参考价值;当流量大于200 m³/s时,同时使用水深和水面宽的水力几何形态流量估算方法具有更好的精度评价结果,80%的流量估算结果在许可误差范围内,对该地区的洪水预报具有参考意义。

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【部分图文】：

图1 玉龙喀什河水系分布

本研究以塔里木河的重要支流玉龙喀什河为研究对象，选取该河中上游的同古孜洛克水文断面进行流量估算研究。玉龙喀什河发源于昆仑山南区，河流主要补给水源为冰川融水。河流自高山区至中山区为主要产流区，低山丘陵地区水源补充甚少，出山口至各绿洲灌区为散流段，最终与喀拉喀什河、叶尔羌河汇于塔里木....

图2 水力几何形态流量估算过程

以水力几何形态为理论基础，利用低空遥感数据和卫星遥感数据按以下3个步骤进行流量估算（图2）。通过无人机获取的低空遥感数据构建河流的3D模型，并将河段分割，概化出河段水力几何形态关系；在河段水力几何形态关系基础上，通过卫星遥感数据获取流量估算所需参数值；进行流量估算并进行精度验证。....

图3 水力几何形态关系建立过程（单位：m)

图2水力几何形态流量估算过程3.1水力几何形态关系的建立

图4 同古孜洛克河段DOM影像、DSM影像与3D数字影像

使用无人机获取目标河段低空遥感数据分为3步：（1）规划航线。根据目标河段所处位置及周围环境设置无人机飞行的高度和飞行范围。（2）实施飞行任务。无人机飞行任务在软件的控制下可以实现完全的自动化。将上一步中设置的航线导入飞控系统中，无人机即可自主完成起飞、巡航、拍摄、降落过程，工作期....

本文编号：4052269