一种利用高分遥感技术监测水域岸线变化的方法与流程

本发明涉及水利工程技术领域，具体涉及一种利用高分遥感技术监测水域岸线变化的方法。

背景技术：

遥感技术是一种借助于卫星、飞机、气球等平台的空间探测技术，具有探测范围广、快速、动态监测、经济客观等一系列优点，长久以来，我国水域管理主要以车船人工巡查为主。通过人工巡查，对水域管理(保护)范围内违法占用进行现场查处，为水域管理和保护做出了积极的贡献。

但随着经济的快速发展，涉水开发占用现象日益增多，上述方法存在的弊端日益明显，突出表现在：对于水域范围广的区域监管工作量大，而相关水利管理单位人手有限，人工巡查手段监管不全面、不及时；并且对于一些水域港汊交错、河湖纵横，水情复杂及多是浅水的区域，车船很难深入其中，巡查难度较大，车船巡查手段存在很大局限性；三是人工巡查车船成本高、经济负担压力大；四是受地方经济利益的驱动，人工巡查存在很大的主观性，出现一些违法占用不能及时上报的情况。

针对以上车船人工巡查水域监管的不足，迫切需要运用高科技信息化的手段，尤其是利用具有大范围动态区域监测优势的遥感技术对其进行监测很有必要。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高分遥感技术监测水域岸线变化的方法，用以解决当前水域人工巡查监管中存在的巡查不全面、不及时、成本高、不客观等一系列的问题。

为实现上述目的，本发明方法通过引入高分辨率遥感监测技术对水域岸线进行监测，具体地，该方法包括如下步骤：

(1)资料收集与处理

首先对水域相关资料进行收集，将收集到的水域遥感影像数据和矢量数据转化为统一的地图投影和坐标系统，对两期遥感数据进行对比分析；

(2)变化信息提取

对上述数据经过对比分析，通过人工目视判读，勾画出变化区域，得到水域监管范围内开发利用变化区域的矢量数据；具体地，利用arcgis软件，将监管范围线叠加到两期0.3米空间分辨率航片数据上，通过目视判读、人工解译查找水域监管范围内两期影像变化区域，结合水域开发利用资料和水位数据、dem进一步判读，剔除两期影像(不同时期的两次影像)水位变化引起的洲滩淹露等变化，对变化区域范围进行人工提取，得到水域监管范围内开发利用变化区域矢量数据；利用arcgis软件叠加变化区域和行政区划数据，得到变化区域行政区划信息；

(3)然后对提取出来的变化区域的地理坐标进行计算、对每一处变化制作两期影像对比图；

(4)外业调查核实

将提取到的变化区域地理坐标、面积和两期影像变化对比图进行现场调查核实；所述现场调查的内容主要包括：项目名称、主要内容、责任主体、相关审批情况、变化是否属实。

(5)依据现场调查核实的资料，对监测到的变化区域进行整理，剔除没有变化的区域，将剩余的变化区域按照有无审批分为合法和违法，从而确定变化区域是否涉水违法占用。

具体地，上述高分遥感技术监测水域岸线变化的方法中，所述的水域资料包括水域监管范围、水域开发利用资料、高分辨率遥感影像、行政区划数据、水位数据和研究区的1:1万dem。

上述高分遥感技术监测水域岸线变化的方法中，所述高分辨率遥感影像资料采用0.3米空间分辨率航片影像；所述水位数据对应于航片成像时的水域水位数据；所述地图投影选择高斯克吕格投影，所述坐标系统为cgcs2000，所述水位数据和dem统一为85国家高程基准。

其中，dem为数字高程模型，是通过有限的地形高程数据实现对地面地形的数字化模拟(即地形表面形态的数字化表达)，它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型。

本发明方法具有如下优点：

本发明将高分辨率遥感监测技术引入河湖管理中，解决了传统的河湖巡查范围小、不全面、成本高、成果存在一定的主观性等局限，实现了水域的全面、快速、经济、动态监测，监测成果真实、客观，是河湖管理一项有效的技术方法。

本发明将遥感技术与湖泊巡查、湖泊执法结合起来，建立了湖泊遥感监测、巡查核实、湖泊执法的湖泊管理模式，克服了常规湖泊车船巡查受范围、环境、经费、人员等限制，以及巡查的盲目性等不足，将遥感技术与湖泊巡查相结合，融合了遥感监测的全面、快速、客观、经济、针对性强的特点，以及现场核实的准确性，为湖泊执法建立了较好的技术支撑，提升了河湖管理的信息化与现代化管理水平，促进了湖泊的保护与合理开发。

附图说明

图1是本发明高分遥感技术监测水域岸线变化方法的流程图；

图2是2012和2014年高邮湖保护范围线内遥感监测变化分布图；

图3是2012和2014年高邮湖保护范围线内4号变化点对比图；

图4是4号变化点——运河西堤下芦苇场内界首镇政府新建的界首芦苇荡码头现场图；

图5是2012和2014年高邮湖保护范围线内5号变化点对比图；

图6是5号变化点——界首芦苇场内候鸟观察站望台现场图；

图7是2012和2014年高邮湖保护范围线内7号变化点对比图；

图8是7号变化点——界首芦苇场内候鸟观察站小艇码头现场图；

图9是2012和2014年高邮湖保护范围线内9号变化点对比图；

图10是9号变化点——湖西大圩加固工程工人临时住房现场图；

图11是2012和2014年金湖县高邮湖保护范围线内水域26号变化点对比图；

图12是26号变化点——位于闵桥镇施尖滩现场图；

图13是金湖县高邮湖保护范围线内水域及滩地39号变化点对比图；

图14是39号变化点——位于闵桥镇横桥联圩内蟹塘现场图；

图15是2012和2014年高邮湖保护范围线内65号变化点对比图；

图16是65号变化点——位于高邮湖大堤堤脚外迎水面滩地上养禽滩和棚舍现场图。

具体实施方式

下面将通过具体实施例对本发明进行详细的描述。提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

实施例1江苏省高邮湖保护范围内水域和滩地占用情况变化遥感监测(2012-2014年)

高邮湖位于江苏省中部，京杭大运河以西，湖泊面积达884.42km²，是江苏省第三大淡水湖。高邮湖是区域农业、城市用水主要供水水源地，是重要的渔业养殖基地，具有防洪、供水、通航、养殖、生态保护等综合功能。

近几年来，随着当地经济的持续快速发展，沿湖人们对湖泊的开发力度进一步加大，圈圩养殖、项目建设等，侵占了大量湖泊水域。由于高邮湖是“悬湖”，湖水水面及部分湖底比东部里下河地区的地面还高，且高邮湖为淮河入江水道，湖泊水面的大面积侵占，不仅直接影响到本地区的防洪安全，对里下河地区甚至淮河流域的防洪安全构成威胁。另一方面，湖泊周边大规模的渔业养殖、开发建设等会引起湖区水质下降，直接影响到当地人民的生产生活。不仅如此，高邮湖东部紧邻南水北调东线调水河道里运河，湖泊水质的下降会影响到周边河道的水质，将对南水北调东线的水质安全构成一定的威胁，进一步影响到国家战略。

由此可见，作为淮河行洪入江水道和南水北调规划供水通道，维持高邮湖水域面积、保障高邮湖行洪通道畅通、合理有序开发水域岸线，对于保障区域防洪安全和用水安全意义十分重要。

鉴于此，发明人利用0.3米空间分辨率高分遥感数据对2012-2014年高邮湖保护范围内开发利用变化进行监测，对遥感发现的变化经核实后确认为违法行为的，进行及时查处。具体操作如下(流程图见图1)：

1、资料收集与处理

收集的遥感影像资料包括2012年和2014年两期高邮湖0.3米空间分辨率航片。影像收集后，经图像融合、几何校正、图像拼接、图像裁剪、图像增强等处理，得到研究区高邮湖高分辨率彩色融合遥感影像。

其他需要收集的资料包括高邮湖保护范围线、湖泊保护界桩数据、水位数据、湖泊开发利用图和县级行政边界等。

2、湖泊年度对比及变化区域提取

在arcgis软件支持下，叠加2012年和2014年高邮湖高分辨率遥感影像、保护范围线等数据，以高分辨率遥感影像目视判读为基础，通过对比分析两期遥感影像，提取高邮湖保护范围内变化的区域。结合湖泊开发利用图、湖泊水位数据等资料，采用综合遥感分析方法，剔除水位变化、船只临时停靠等变化区域，保留可能为开发利用变化的区域，并记录该变化区域中心地理坐标、面积、所属行政区划、临近湖泊保护界桩等，制作湖泊年度变化分布图和变化区域遥感对比图片。

在此基础上，对高邮湖保护范围线内变化区域进行整理，形成高邮湖保护范围内开发利用年度变化遥感监测分析报告初稿。

3、现场核实

为了核实遥感监测到的变化的详细情况，发明人将湖泊监测报告分发到湖泊变化区域所属市县区水利(务)局湖泊管理部门，各部门结合变化区域的地理坐标和邻近界桩号，通过湖泊巡查对变化区域进行现场核实。核实内容包括：所在湖泊、所在县(市/区)、变化是否属实、建设项目名称、主要建设内容、建设单位、项目审批情况(批准单位、批准文号)、是否违规，并拍摄相关照片。

江苏省江都水利工程管理处将根据现场核实情况，对遥感监测变化进一步整理，将每一处遥感监测到的变化附加现场核实情况和照片，形成2012-2014年度高邮湖保护范围内开发利用变化遥感监测报告。

4、监测结果

2012-2014年高邮湖保护范围线内共发现80处变化点，见图2，涉及湖区保护范围面积约为4.30平方千米(约6451.4亩)。并且具体统计见表1。

表12012-2014年度高邮湖保护范围内变化统计表

限于篇幅，在这80处变化中，选择几处变化对比如下：

(1)变化4位于高邮市高邮湖保护范围线内滩地，面积为1046.55m²(1.6亩)，见图3。

查勘结果：4号变化点——运河西堤下芦苇场内界首镇政府新建的界首芦苇荡码头，见图4，坐标：119.406227，33.007022。

(2)变化5位于高邮市高邮湖保护范围线内滩地，面积为119.22m²(0.2亩)，见图5；

查勘结果：5号变化点——界首芦苇场内候鸟观察站望台，见图6，坐标：119.381486；33.010737。

(3)变化7位于高邮市高邮湖保护范围线内滩地，面积为186.69m²(0.3亩)，见图7；

查勘结果：7号变化点——界首芦苇场内候鸟观察站小艇码头，见图8，坐标：119.418903；32.788706；

(4)变化9位于高邮市高邮湖保护范围线内滩地，面积为369.32m²(0.6亩)，见图9；

查勘结果：9号变化点——湖西大圩加固工程工人临时住房，见图10，坐标：119.363380，32.707147。

(5)变化26位于金湖县高邮湖保护范围线内水域，面积为6010.18m²(9.0亩)，见图11；

查勘结果：26号变化点——位于闵桥镇施尖滩，此变化点为治淮工程切滩堆土区，见图12，地理位置：经度119.148344纬度32.867437。

(6)变化39位于金湖县高邮湖保护范围线内水域及滩地，面积为10241.93m²(15.4亩)，见图13；

查勘结果：39号变化点——位于闵桥镇横桥联圩内，此变化点为联圩内当地居民对原农田改造成蟹塘，见图14。(地理位置：经度119.246050纬度32.846320)。

(7)变化65位于金湖县高邮湖保护范围线内水域，面积为9674.27m²(14.5亩)，见图15；

查勘结果：65号变化点——位于高邮湖大堤堤脚外迎水面滩地上，此变化点为整治后的养禽滩和棚舍(此养禽户原在金宝航道内养禽，由县政府协调后安置在此地)，见图16。(地理位置：经度119.230933纬度32.981387)。

本发明将高分辨率遥感监测技术引入水域开发利用变化监测中，与传统的车船巡查相比，大大提高了监测的效率，目前已经实现了江苏省管13个湖泊、18条流域性河流和49座大中型水库的年度遥感监测，以上水域监测范围全覆盖、无死角；另外，监测速度大大提高，通常情况下，10个人的遥感监测团队在2个月内完成以上水域的监测，不仅速度大大提高，经济成本也大大减少。由于遥感监测提供的是真实的影像图片，监测成果较人工巡查更加真实、客观。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。