CN107063197A - 一种基于空间信息技术的水库特征曲线提取方法 - Google Patents

一种基于空间信息技术的水库特征曲线提取方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于空间信息技术的水库特征曲线提取方法，该方法综合应用RS、GIS、GPS技术和数字高程模型，包括：基于遥感影像水体信息提取和GIS制图技术的死水位‑正常蓄水位高程范围内特征曲线提取，和基于GPS地形测量技术和基于多源空间数据的地形建模技术的正常蓄水位‑校核洪水位高程范围内特征曲线提取两部分；本发明所述方法与现有水库特征曲线获取技术相比，能快速、高效、准确地获得水库死水位以上的水位‑面积和水位‑容积曲线，且费用低。所述的方法针对已运行的水库，可方便地对原有水库特征曲线进行校核，对水库防洪和发电调度具有重要意义。

Description

一种基于空间信息技术的水库特征曲线提取方法
技术领域
本发明涉及RS技术、GIS技术、GPS技术和水文计算技术领域，具体为一 种基于空间信息技术的水库特征曲线提取方法。
背景技术
水库运行多年后，多少会存在库底淤积的问题，特别是在多沙河流上建 筑的水库，淤积问题比较严重，若沿用水库大坝建设时的水库特征曲线会影 响水库的水量平衡计算结果，造成防洪安全隐患，影响发电效益。针对已运 行的水库，传统的水库特征曲线获取和校核方法是利用超声波原理在水库库 区范围每隔一定间距设置一个断面，测量断面水深，测深主要靠回声测深仪 进行，然后根据断面测量结果绘制出水下地形图，再采用求积仪法、网格法、 格点法等方法计算不同水位下水库的水面面积，容积计算则采用手工设线，按一定的水位间隔读取相应的面积来推算水库库容，这种方法测量费时、且 费用高。
随着空间信息技术的快速发展，“3S”技术在水利方面的应用越来越广泛， 利用基于遥感影像数据的水体信息提取技术、基于GPS的地形测量技术和基 于多源空间数据的DEM地形建模技术等，可快速、高效、准确地提出水库的 特征曲线，方便地对原有水库特征曲线进行校核，对水库防洪和发电调度具 有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于空间信息技术的水库特征曲线提取方法， 综合利用基于RS的水体信息提取技术、基于GPS的地形测量技术和基于GIS 的制图技术，以及基于多源空间数据的DEM地形建模技术，能够快速、准确、 高效地提取水库的特征曲线，方便与原有曲线校核，以解决上述背景技术中 提出传统水库特征曲线获取费时、费力，且费用高的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于空间信息技术的 水库特征曲线提取方法，该方法包括两部分，分别为死水位-正常蓄水位高程 范围内特征曲线提取和正常蓄水位-校核洪水位高程范围内特征曲线提取；其 中，死水位-正常蓄水位高程范围内特征曲线提取包含以下五个步骤：
S1：获取研究区包含水库最大淹没范围的遥感影像图；
S2：对所有遥感影像图进行几何精纠正；
S3：水体信息提取；
S4：查找各幅影像图成像时间对应的水位值；
S5：利用水位值和提取的水面面积建立水库的特征曲线；
正常蓄水位-校核洪水位高程范围内特征曲线提取包含以下四个步骤：
X1：获取较高精度的数字高程模型；
X2：在正常蓄水位-校核洪水位高程范围内进行实地高程点测量；
X3：建立正常蓄水位-校核洪水位高程范围内新的数字高程模型DEM；
X4：根据DEM提取正常蓄水位-校核洪水位高程范围内的水库特征曲线。
优选的，所述死水位-正常蓄水位高程范围内特征曲线提取五个步骤详细 过程包括：
S1：获取研究区包含水库最大淹没范围的遥感影像图；
S2：对所有遥感影像图进行几何精纠正：选取地面控制点、计算地面控 制点和影像图上点的均方根误差、选择几何位置变换模型，重采样输出，检 验校正结果；
S3：水体信息提取：①波段组合；根据对具体影像判读和解译的要求进 行波段的选择，以提高判读和解译的速度和精度；利用近红外、热红外和中 红外波段分别配以红、绿、蓝色的彩色合成陆地卫星图像的标准假彩色图像， 在此图像上植被分布显红色，城镇为蓝灰色，水体为蓝色、浅蓝色，冰雪为 白色，可最大程度地区分不同深度、不同层次的水体，可用作分析水体水位 变化的地理规律研究；②选择某一个遥感图像的特定波段进行谱间关系和 NDWI指数运算，通过自动解算最佳阈值或人工判读的方式确定最佳阈值；③ 采用最佳阈值提取方式进行水体信息的提取，区分水体与其他地物，得到二 值化的单波段影像；④通过一定的经验判断影像中是否存在误提部分，若存 在转到步骤②，若提取正确，转到下一步⑤；⑤根据水库坐标位置，利用GIS 软件制作一个.shp格式的面文件作为感兴趣区域裁切此单波段影像，并保证 感兴趣区域能覆盖最高水位时水库的面积，最终得到水体范围栅格图，导入 GIS软件中；⑥利用遥感处理软件将栅格图软件转化为矢量图，并将其投影统 一转换为等面积UTM投影计算矢量图中水体的面积，形成各时期水库水体面 积系列；
S4：查找各幅影像图成像时间对应的水位值：水位值可通过在水情测报 系统中查找坝址位置的测站水位获得，也可通过自计式水位计记录纸或人工 记录查得；
S5：利用水位值和提取的水面面积建立水库的特征曲线：利用两列数据， 采用统计学原理配置三次多项式，得到库区死水位-正常蓄水位高程范围内的 水位-面积曲线及其方程，利用水位-面积曲线方程，每隔0.01m计算某水位 下的库容，反推水库的水位-库容曲线。
优选的，所述正常蓄水位-校核洪水位高程范围内特征曲线提取四个步骤 详细过程包括：
X1：获取较高精度的数字高程模型；
X2：在正常蓄水位-校核洪水位高程范围内进行实地高程点测量:将国家 三、四级基本水准点高程和位置引入到测量区域，根据地形、交通、仪器设 备要求条件，布置测量路线和测量点，执行相关测量标准和规范，保证测量 精度；
X3：建立正常蓄水位-校核洪水位高程范围内新的数字高程模型DEM；利 用已有DEM提取出等高线，然后根据等高线、已有实测高程点、等高线，重 新生成规则或不规则形状的数字高程模型；
X4：根据DEM提取正常蓄水位-校核洪水位高程范围内的水库特征曲线： 利用上一步骤中建立的不规则三角网格TIN和GIS地形分析软件提取某一等 高线下的面积和容积；建立TIN；利用TIN提取水体面积和容积，具体步骤如 下：①利用GIS软件制作包含水体最大面积的区域边界；②利用该边界图层 Polygon与30m×30m分辨率的DEM叠加，裁切出研究区的GDEM数据；③利用 研究区的GDEM数据提取出一定间隔的等高线，每个等高线做成一个线状图层 文件.shp；④将每个等高线线状图换成面状图层.shp，只保留有封闭的等高 线；⑤利用等高线线状图和实测高程点生成TIN；⑥利用GIS软件中的3D分 析模块计算TIN表面中每个高程面下的表面积和容积，得到不同高程下的水 体面积和容积即蓄水量/库容；⑦利用统计原理获得水位-面积和水位-库容曲 线。
优选的，S1中遥感影像图包括卫星、航空飞机所拍摄的对地观测图像。
优选的，S2中几何精纠正流程中图像灰度重采样使用的内插方法有最邻 近像元采样法、双线性内插法和三次卷积重采样法。
优选的，S3中水体信息提取流程包括波段组合、波段运算、阈值确定、 获得二值化的单波段图像、图像裁切、面积统计，其中阈值确定和获得二值 化的单波段图像是一个循环反复和寻找最佳吻合度的过程。
优选的，S5中建立水库的特征曲线包括水位-面积和水位-库容曲线，其 采用的方法为基于统计原理，并选择合适的曲线拟合方程。
优选的，X2中采用的测量仪器包括有RTK-GPS、无人飞机、手持高精度 GPS。
优选的，X3中建立的数字高程模型为规则四边形网格或不规则三角形网 格。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本基于空间信息技术的水库特征曲线提取方法，通过遥感数据的水体信 息提取技术获得水库死水位-正常蓄水位高程范围内的特征曲线，基于GPS的 地形测量技术和多源数据的地形建模技术获取水库正常蓄水位-校核洪水位 高程范围内的特征曲线，构建了基于空间信息技术的死水位以上水库特征曲 线提取方法；该方法与现有水库特征曲线获取技术相比，能快速、高效、准 确地获得死水位以上水库的特征曲线，可直接服务于水库运行的基础资料校 核，对水库防洪和发电调度具有重要的实践意义。
附图说明
图1为本发明的基于遥感影像的水面面积提取流程图；
图2为本发明的遥感影像几何精纠正流程图；
图3为本发明的死水位～正常蓄水位范围内水库水位～面积曲线图；
图4为本发明的死水位～正常蓄水位范围内水库水位～库容曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，图1为本发明的基于遥感影像的水面面积提取流程图，图 2为本发明的遥感影像几何精纠正流程图；本发明提供一种技术方案：一种基 于空间信息技术的水库特征曲线提取方法，该方法包括两部分：1)死水位- 正常蓄水位高程范围内水库特征曲线提取，2)正常蓄水位-校核洪水位高程 范围内特征曲线提取；根据实际情况两部分可分开实施，也可整合到一起实 施。
1)死水位～正常蓄水位高程范围内水库特征曲线提取：
首先下载或购买研究区包含水库最大淹没范围的遥感影像图，如美国 Landsat卫星的MSS、TM、ETM、OLT传感器所拍摄的影像图，法国SPOT卫星 (SPOT-1～SPOT-5)系列产品，中国资源卫星(资源1号～资源3号)系列 产品、风云卫星系列产品、高分卫星(高分1号～高分4号)系列产品等； 对遥感影像图的要求有：图幅要尽可能多，在研究区尽可能无云覆盖；若一 幅影像图不能覆盖研究区，则可用多幅图像拼接在一起。
其次，利用地面控制点对所有遥感影像图进行几何精纠正，基本步骤如 附图2所示，包括选取地面控制点、计算地面控制点和影像图上点的均方根 误差、选择几何位置变换模型，重采样输出，检验校正结果等步骤；地面控 制点可以从大比例尺地形图中获得，也可以实地测量得到，要求有经纬度坐 标。地面控制点选取有一定的原则和数量要求：1)选点原则：选取图像上易 分辨且较精细的特征点：道路交叉点、河流弯曲或分叉处、海岸线弯曲处、 飞机场、城轮廓边缘等；特征变化大的地区需要多选；图像边缘部分一定要 选取控制点；尽可能满幅均匀选取；2)数量原则：在图像边缘处，在地貌特 征变化大的地区，需要增加控制点；保证一定数量的控制点，不是控制点越 多越好，如一景TM的控制点数量在30～50个左右；对影像图的像素灰度进 行重采样的目的主要是解决像元的亮度问题，常用的内插方法有最邻近像元 采样法、双线性内插法和三次卷积重采样法等。①最邻近法：取与所计算点 (x，y)周围相邻的4个点，比较它们与被计算点的距离，哪个点距离最近， 就取哪个亮度值作为(x，y)点的亮度值；该方法简单易用，计算量小，图 像的亮度具有不连续性，精度差；②双线性内插法：取(x，y)点周围的4 个相邻点，在y方向内插二次，再在x方向内插一次，得到(x，y)点的亮 度值f(x，y)；双线性内插法比最近邻法虽然计算量有所增加，但精度明显 提高，特别是对亮度不连续现象或线状特征的块状化现象有明显的改善；内 插法会对图像起到平滑作用，从而使对比度明显的分界线变得模糊；③三次 卷积内插法：进一步提高内插精度的一种方法，通过增加相临点来获得最佳 插值函数；取与计算点周围相邻的16个点，先在某一方向内插，再根据计算 结果在另一个方向上内插，得到一个连续内插函数；该方法计算量大，精度 高，细节表现更为清楚，对控制点要求较高。校验结果即查看经过校正的影 像和已知的正确图像，比较相同位置是否重合，可以利用遥感软件和地理信息系统软件界面查看对比。
第三，水体信息提取。影像数据处理主要用到GIS和遥感影像处理软件， 采用归一化水体指数法或谱间关系法提取水面面积，基本步骤为：①波段组 合。根据对具体影像判读和解译的要求进行波段的选择，以提高判读和解译 的速度和精度；利用近红外、热红外和中红外波段分别配以红、绿、蓝色的 彩色合成陆地卫星图像的标准假彩色图像，在此图像上植被分布显红色，城 镇为蓝灰色，水体为蓝色、浅蓝色(浅水)，冰雪为白色等，可最大程度地区 分不同深度、不同层次的水体，可用作分析水体水位变化的地理规律研究； ②选择某一个遥感图像的特定波段进行谱间关系和NDWI指数运算，通过自动 解算最佳阈值或人工判读的方式确定最佳阈值；③采用最佳阈值提取方式进 行水体信息的提取，区分水体与其他地物，得到二值化的单波段影像；④通 过一定的经验判断影像中是否存在误提部分，若存在转到步骤②，若提取正 确，转到下一步⑤；⑤根据水库坐标位置，利用GIS软件制作一个.shp格式 的面文件作为感兴趣区域裁切此单波段影像，并保证感兴趣区域能覆盖最高 水位时水库的面积，最终得到水体范围栅格图，导入GIS软件中；⑥利用遥 感处理软件将栅格图软件转化为矢量图，并将其投影统一转换为等面积UTM 投影计算矢量图中水体的面积，形成各时期水库水体面积系列。
第四，查找各幅影像图成像时间对应的水位值；水位值可通过在水情测 报系统中查找坝址位置的测站水位获得，也可通过自计式水位计记录纸或人 工记录查得。水位值要求准确，且有一定的精度，特别是大中型水库的水位， 水位值至少要精确到千分位。
最后，利用由各幅影像图中提出的水面面积及其对应的水位值，利用两 列数据，采用统计学原理配置三次多项式，得到库区死水位-正常蓄水位高程 范围内的水位-面积曲线及其方程，利用水位-面积曲线方程，每隔0.01m计 算某水位下的库容，反推水库的水位-库容曲线。
2)正常蓄水位～校核洪水位高程范围内特征曲线提取：
基本思路是实地测量高程点，与该高程范围内的库区数字高程模型(DEM) 相结合，生成新的DEM，利用地形分析工具提取对应水位下的水面面积及库容； 该部分内容主要包括实地高程点查勘测量、新DEM生成、水位-面积和水位- 库容曲线提取等步骤。
首先，在共享资源网站中下载高精度的研究区DEM并进行处理；目前可 免费下载的高精度DEM为30m×30m分辨率，分幅保存，若研究区域较大，跨 多幅图，可先进行拼接后再裁剪、去掉无值区域。
其次，在正常蓄水位-校核洪水位高程范围内进行实地高程点测量；实地 测量时选择精度高的GPS测量仪器，如RTK-GPS、高精度手持GPS等，将国家 三、四级基本水准点高程和位置引入到测量区域，根据地形、交通、仪器设 备要求等条件，布置测量路线和测量点，执行相关测量标准和规范，保证测 量精度。
第三，建立正常蓄水位～校核洪水位高程范围内新的数字高程模型；利 用GIS软件中的地形分析软件完成该工作，基本原理是利用已有DEM提取出 等高线，然后根据等高线、已有实测高程点、等高线等，重新生成规则或不 规则形状的数字高程模型。
最后，提取正常蓄水位～校核洪水位高程范围内的水库特征曲线；利用 上一步骤中建立的不规则三角网格(TIN)和GIS地形分析软件提取某一等高 线下的面积和容积；建立TIN的方法有多种，从数据源及采集方式来说，可 根据航空或航天影像，通过摄影测量途径获得；可以通过高精度遥感影像立 体相对分析、野外实地测量或者从现有地形图上采集高程点、等高线加以验 证得到；利用TIN提取水体面积和容积的具体步骤如下：①利用GIS软件制 作包含水体最大面积的区域边界；②利用该边界图层(Polygon)与30m×30m 分辨率的DEM叠加，裁切出研究区的GDEM数据；③利用研究区的GDEM数据 提取出一定间隔的等高线，每个等高线做成一个线状图层文件(.shp)；④将 每个等高线线状图换成面状图层(.shp)，这样只有封闭的等高线被保留；⑤ 利用等高线线状图和实测高程点(点状图)生成TIN；⑥利用GIS软件中的 3D分析模块计算TIN表面中每个高程面下的表面积和容积，得到不同高程下 的水体面积和容积(蓄水量/库容)；⑦利用统计原理获得水位-面积和水位-库容曲线。
实施例一：
本实施例是基于空间信息技术的柘林水库死水位～正常蓄水位高程范围 内库特征曲线提取方法，本实施例所述方法的步骤如下：
(1)死水位～正常蓄水位高程范围内库容曲线提取：
首先，下载了110幅Landsat卫星影像图，选择了无云、质量好的71幅 Landsat影像数据进行分析，并在水情测报系统中找到了这些图像成像时间对 应的水位值，如下表1所示。其中坝前水位为在库水位变幅不大的情况下， 取8时和14时两水位实测值的均值，经与同时的自计式水位计记录的数据进 行了比较，自计式水位计记录数据和表1中所用数据很接近，本实施例就采 用水情测报系统中的水位值。
表1 Landsat卫星影像数据表
其次，根据几何精校正流程，采用地面控制点校正图像。在研究区范围 内选择了16个地面控制点，对71幅图像进行几何精校正。地面点坐标如下 表2所示。
表2影像几何精校正地面控制点
采用三次卷积法进行图像灰度重采样，误差控制在一个像元长度范围内， 即30m内，在控制点分布均匀的情况下，尽量减少地面点和像元点之间的均 方根误差。表3为其中一幅ETM影像图进行几何精纠正时的地面点和影像图 上像元点的均方根误差，利用三次多项式模型，共利用到13个地面控制点， 总均方根误差为6.69m。
表3影像几何精纠正地面控制点与图上点比较误差
注：图上坐标指地面控制点经投影后的坐标，影像坐标指待纠正的影像 上像元坐标，预测坐标指根据输入的控制点软件预测的影像上像元位置。此 表为一幅ETM图精纠正时的误差。
第三，水体信息提取。影像几何精纠正后，即可进行水体信息提取，以 Landsat卫星ETM+影像LC81220402013205LGN00为例，介绍水体信息提取流 程。
①波段组合：LC81220402013205LGN00经band7、ban5、band4波段组 合、感兴趣区域(ROI)裁切，并进行图像增强处理后得到的标准假彩色图。 图中白色团状物为云，深蓝色(近黑色)为水体，粉红色为城镇村庄，绿色 为植被。
②波段计算：采用归一化水体指数模型(NDWI)进行波段运算，对采 用NDWI模型不能很好区别的影像数据采用谱间关系模型再分析，比较两种模 型对水体的区分程度，选取合适的模型。
③水面面积统计：利用谱间关系模型得到的图像更容易用肉眼分析水 体，故采用谱间关系模型进行水体信息提取得到单波段影像图(命名为 b2345.dat)，比较上水体和非水体间像元的灰度值，选择一个阈值得到仅具 有0和1两个属性值的影像图。选择b2345.dat图像上像元灰度值大于0作 为阈值，得到二值化的影像图。
比较中水体部分的差别，是否存在漏提或多提的现象，若有，改变阈值 重新提取水体直到两者基本无大的差别后，将二值化图转化为矢量图，在 ArcGIS中去掉不相关的区域及云的阴影等，统计得到库区水面的面积。
最后，提取死水位～正常蓄水位高程范围内的特征曲线。根据提取的水 面面积及其对应时刻的水位值点绘出柘林水库死水位～正常蓄水位高程范围 内的水位～面积曲线如图3所示，采用统计学原理配置三次多项式，得到水 位、面积相关方程为：
H＝-4×10-7S3+2×10-4S2+0.0966S+29.838 (式1)
式中：H——水库水位(m)，S——水库水面面积(km2)，下同。
两者复相关系数：R2＝0.9688。由水位计算水面面积的方程为：
S＝-0.022H3+4.0549S2-237.14S+4664.9 (式2)
两者复相关系数：R2＝0.9646。
根据方程，可以获得任一水位下水库的水面面积，在死水位～正常蓄水 位高程范围内分米级水位下相应的水库水面面积见表4。
表4分米级水位下相应的水库水面面积计算表
注：第一列为米级水位，第一行为分米级水位，面积单位为平方公里。
得到水库水位～面积曲线，就能反推水库的水位-库容曲线。反推时，采 用间隔较小的逐厘米推求，由于相邻之间的水位差极小，仅有1cm，库容可由 以下任一公式推算，结果一样：
式中：V——水库容积(百万m3)；h——两次相邻水位的水位差(m)；n ——次数；i——序数，下同。
累计库容由下计算：
根据推算的库容结果，点绘出水库的水位～库容关系曲线，见图4，同样 采用统计学原理配置出相应的三次多项式曲线方程，如式5所示。
式中：V——水库库容(百万m3)，下同。
根据方程，同样可以计算出任一水位下水库的库容，在死水位～正常蓄 水位高程范围内分米级水位下相应的水库库容见表5。由于未从最低水位开始 计算，死水位52m时的库容采用原设计库容1902百万m3。
表5分米级水位下相应的水库库容计算表
注：第一列为米级水位，第一行为分米级水位，库容单位为百万立方米。
至此，得到柘林水库死水位～正常蓄水位高程范围内的水库水位～面积 和水位～库容曲线。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不 局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根 据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明 的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于空间信息技术的水库特征曲线提取方法，其特征在于，该方法包括两部分，分别为死水位-正常蓄水位高程范围内特征曲线提取和正常蓄水位-校核洪水位高程范围内特征曲线提取；其中，死水位-正常蓄水位高程范围内特征曲线提取包含以下五个步骤：
S1：获取研究区包含水库最大淹没范围的遥感影像图；
S2：对所有遥感影像图进行几何精纠正；
S3：水体信息提取；
S4：查找各幅影像图成像时间对应的水位值；
S5：利用水位值和提取的水面面积建立水库的特征曲线；
正常蓄水位-校核洪水位高程范围内特征曲线提取包含以下四个步骤：
X1：获取较高精度的数字高程模型；
X2：在正常蓄水位-校核洪水位高程范围内进行实地高程点测量；
X3：建立正常蓄水位-校核洪水位高程范围内新的数字高程模型DEM；
X4：根据DEM提取正常蓄水位-校核洪水位高程范围内的水库特征曲线。
2.根据权利要求1所述的一种基于空间信息技术的水库特征曲线提取方法，其特征在于：所述死水位-正常蓄水位高程范围内特征曲线提取五个步骤详细过程包括：
S1：获取研究区包含水库最大淹没范围的遥感影像图；
S2：对所有遥感影像图进行几何精纠正：选取地面控制点、计算地面控制点和影像图上点的均方根误差、选择几何位置变换模型，重采样输出，检验校正结果；
S3：水体信息提取：①波段组合；根据对具体影像判读和解译的要求进行波段的选择，以提高判读和解译的速度和精度；利用近红外、热红外和中红外波段分别配以红、绿、蓝色的彩色合成陆地卫星图像的标准假彩色图像，在此图像上植被分布显红色，城镇为蓝灰色，水体为蓝色、浅蓝色，冰雪为白色，可最大程度地区分不同深度、不同层次的水体，可用作分析水体水位变化的地理规律研究；②选择某一个遥感图像的特定波段进行谱间关系和NDWI指数运算，通过自动解算最佳阈值或人工判读的方式确定最佳阈值；③采用最佳阈值提取方式进行水体信息的提取，区分水体与其他地物，得到二值化的单波段影像；④通过一定的经验判断影像中是否存在误提部分，若存在转到步骤②，若提取正确，转到下一步⑤；⑤根据水库坐标位置，利用GIS软件制作一个.shp格式的面文件作为感兴趣区域裁切此单波段影像，并保证感兴趣区域能覆盖最高水位时水库的面积，最终得到水体范围栅格图，导入GIS软件中；⑥利用遥感处理软件将栅格图软件转化为矢量图，并将其投影统一转换为等面积UTM投影计算矢量图中水体的面积，形成各时期水库水体面积系列；
S4：查找各幅影像图成像时间对应的水位值：水位值可通过在水情测报系统中查找坝址位置的测站水位获得，也可通过自计式水位计记录纸或人工记录查得；
S5：利用水位值和提取的水面面积建立水库的特征曲线：利用两列数据，采用统计学原理配置三次多项式，得到库区死水位-正常蓄水位高程范围内的水位-面积曲线及其方程，利用水位-面积曲线方程，每隔0.01m计算某水位下的库容，反推水库的水位-库容曲线。
3.根据权利要求1所述的一种基于空间信息技术的水库特征曲线提取方法，其特征在于：所述正常蓄水位-校核洪水位高程范围内特征曲线提取四个步骤详细过程包括：
X1：获取较高精度的数字高程模型；
X2：在正常蓄水位-校核洪水位高程范围内进行实地高程点测量:将国家三、四级基本水准点高程和位置引入到测量区域，根据地形、交通、仪器设备要求条件，布置测量路线和测量点，执行相关测量标准和规范，保证测量精度；
X3：建立正常蓄水位-校核洪水位高程范围内新的数字高程模型DEM；利用已有DEM提取出等高线，然后根据等高线、已有实测高程点、等高线，重新生成规则或不规则形状的数字高程模型；
X4：根据DEM提取正常蓄水位-校核洪水位高程范围内的水库特征曲线：利用上一步骤中建立的不规则三角网格TIN和GIS地形分析软件提取某一等高线下的面积和容积；建立TIN；利用TIN提取水体面积和容积，具体步骤如下：①利用GIS软件制作包含水体最大面积的区域边界；②利用该边界图层Polygon与30m×30m分辨率的DEM叠加，裁切出研究区的GDEM数据；③利用研究区的GDEM数据提取出一定间隔的等高线，每个等高线做成一个线状图层文件.shp；④将每个等高线线状图换成面状图层.shp，只保留有封闭的等高线；⑤利用等高线线状图和实测高程点生成TIN；⑥利用GIS软件中的3D分析模块计算TIN表面中每个高程面下的表面积和容积，得到不同高程下的水体面积和容积即蓄水量/库容；⑦利用统计原理获得水位-面积和水位-库容曲线。
4.根据权利要求1所述的一种基于空间信息技术的水库特征曲线提取方法，其特征在于： S1中遥感影像图包括卫星、航空飞机所拍摄的对地观测图像。
5.根据权利要求1所述的一种基于空间信息技术的水库特征曲线提取方法，其特征在于:S2中几何精纠正流程中图像灰度重采样使用的内插方法有最邻近像元采样法、双线性内插法和三次卷积重采样法。
6.根据权利要求1所述的一种基于空间信息技术的水库特征曲线提取方法，其特征在于：S3中水体信息提取流程包括波段组合、波段运算、阈值确定、获得二值化的单波段图像、图像裁切、面积统计，其中阈值确定和获得二值化的单波段图像是一个循环反复和寻找最佳吻合度的过程。
7.根据权利要求1所述的一种基于空间信息技术的水库特征曲线提取方法，其特征在于：S5中建立水库的特征曲线包括水位-面积和水位-库容曲线，其采用的方法为基于统计原理，并选择合适的曲线拟合方程。
8.根据权利要求1所述的一种基于空间信息技术的水库特征曲线提取方法，其特征在于:X2中采用的测量仪器包括有RTK-GPS、无人飞机、手持高精度GPS。
9.根据权利要求1所述的一种基于空间信息技术的水库特征曲线提取方法，其特征在于:X3中建立的数字高程模型为规则四边形网格或不规则三角形网格。
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