CN109556676B - 河流水位的确定方法、装置、计算机设备及可读存储介质 - Google Patents

河流水位的确定方法、装置、计算机设备及可读存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN109556676B
CN109556676B CN201810174277.4A CN201810174277A CN109556676B CN 109556676 B CN109556676 B CN 109556676B CN 201810174277 A CN201810174277 A CN 201810174277A CN 109556676 B CN109556676 B CN 109556676B
Authority
CN
China
Prior art keywords
waveform
footprint
river level
water body
satellite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810174277.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109556676A (zh
Inventor
龙笛
黄琦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN201810174277.4A priority Critical patent/CN109556676B/zh
Publication of CN109556676A publication Critical patent/CN109556676A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109556676B publication Critical patent/CN109556676B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284Electromagnetic waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284Electromagnetic waves
    • G01F23/292Light, e.g. infrared or ultraviolet
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/80Arrangements for signal processing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

本发明提供一种河流水位的确定方法、装置、计算机设备及可读存储介质。该方法包括:根据水体反射至卫星的回波信号的波形和水体范围,确定当前周期内距离水体中间位置最近的目标足迹;若目标足迹对应的回波信号的波形满足预设条件,则确定目标足迹对应的回波信号的波形为有效波形;根据当前周期所处的季节类型,对有效波形执行波形重定操作,得到当前周期内目标足迹对应的河流水位,波形重定操作包括:采用季节类型对应的波形重定算法,对有效波形进行波形重定。本发明通过在不同的季节选用不同的波形重定算法,大大提高了山区的河流水位的测算精度,同时提高了山区的河流水位的准确性。

Description

河流水位的确定方法、装置、计算机设备及可读存储介质
技术领域
本发明涉及水利领域,特别是涉及一种河流水位的确定方法、装置、计算机设备及可读存储介质。
背景技术
河流对人类社会和经济发展起着举足轻重的作用,绝大多数人口聚居在沿海区域。因此,河流水位的获取对于洪水预报、防灾减灾、水资源管理等具有非常重要的意义。然而想要在高海拔区域、地理位置偏僻区域等河流和湖泊附近建立水文站点以获得河流水位的做法十分困难。
传统技术中,通常采用卫星测高产品获得河流水位,具体为:采用卫星测高产品提供的波形数据,利用波形重定方法,如重心偏移法对水文站点少的山区的河流水位进行重定,从而确定山区的河流水位。
但是,传统技术中确定的河流水位的精度较低。
发明内容
基于此,本发明提供一种河流水位的确定方法、装置、计算机设备及可读存储介质,用于得到精度较高的河流水位。
第一方面,本发明实施例提供一种河流水位的确定方法,包括:
执行足迹选择操作,足迹选择操作包括:根据水体反射至卫星的回波信号的波形和水体范围,确定当前周期内距离水体中间位置最近的目标足迹;
执行波形选择操作,波形选择操作包括:若目标足迹对应的回波信号的波形满足预设条件,则确定目标足迹对应的回波信号的波形为有效波形;
根据当前周期所处的季节类型,对有效波形执行波形重定操作,得到当前周期内目标足迹对应的河流水位;其中,波形重定操作包括:采用季节类型对应的波形重定算法,对有效波形进行波形重定;其中,季节类型包括干季和湿季。
第二方面,本发明实施例提供一种河流水位的确定装置,包括:
足迹选择模块,用于执行足迹选择操作,足迹选择操作包括:根据水体反射至卫星的回波信号的波形和水体范围,确定当前周期内距离水体中间位置最近的目标足迹。
波形选择模块,用于执行波形选择操作,波形选择操作包括:若目标足迹对应的回波信号的波形满足预设条件,则确定目标足迹对应的回波信号的波形为有效波形;
波形重定模块,用于根据当前周期所处的季节类型,对有效波形执行波形重定操作,得到当前周期内目标足迹对应的河流水位;其中,波形重定操作包括:采用季节类型对应的波形重定算法,对有效波形进行波形重定;其中,季节类型包括干季和湿季。
第三方面,本发明实施例提供的一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,处理器用于执行计算机程序时实现上述任一实施例中方法的步骤。
第四方面,本发明实施例提供的一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例中方法的步骤。
本发明提供的河流水位的确定装置、计算机设备及可读存储介质,可以使得计算机设备根据当前周期所处的季节类型,采用上述季节类型对应的波形重定算法对有效波形进行重定,这样,在不同的季节选用不同的波形重定算法,其相较于传统技术中在任何季节均采用同一种波形重定算法进行重定,本实施例可以有效避免在干季可能低估水位,而在湿季可能高估水位的情况,从而大大提高了山区的河流水位的测算精度,同时提高了山区的河流水位的准确性。
附图说明
图1为一个实施例提供的河流水位确定系统的结构示意图;
图2为一个实施例提供的河流水位的确定方法流程示意图;
图2a为一个实施例提供的计算得到的河流水位与实测河流水位的比较示意图;
图3为一个实施例提供的波形前缘的示意图;
图4为另一个实施例提供的河流水位的确定方法流程示意图;
图5为另一个实施例提供的河流水位的确定方法流程示意图;
图6为一个实施例提供的水体范围及待选择足迹的的示意图;
图7为另一个实施例提供的河流水位的确定方法流程示意图;
图8为一个实施例提供的对第一目标足迹对应的第一回波信号波形进行波形分析的流程示意图;
图9为一个实施例提供的子波形示意图;
图10为又一个实施例提供的河流水位的确定方法流程示意图;
图11为一个实施例提供的河流水位的确定装置的结构示意图;
图12为另一个实施例提供的河流水位的确定装置的结构示意图;
图13为另一个实施例提供的河流水位的确定装置的结构示意图;
图14为又一个实施例提供的河流水位的确定装置的结构示意图;
图15为一个实施例提供的计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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。
本实施例提供的河流水位的确定方法,可以适用于图1所示的河流水位确定系统。如图1所示,该系统包括卫星、地面站和计算机设备。其中,卫星和地面站通过无线进行通信,地面站和计算机设备也可以通过无线进行通信,地面站和计算机设备还可以通过有线进行通信。可选的,上述卫星包括测高卫星和陆地卫星,其中测高卫星可以为雷达测高卫星或激光测高卫星及其他测高卫星;上述计算机设备可以为PC、便携式设备、服务器等具有数据处理功能的电子设备。需要说明的是,本实施例对卫星及计算机设备的具体形式不做限定。
上述卫星向地表(海面、陆面、内陆水体、冰等)发射信号,信号经地表的反射后返回至卫星,卫星将接收到的回波信号发送至地面站,地面站将接收到的信息发送至计算机设备,然后,计算机设备执行本实施例提供的河流水位的确定方法,在下述的实施例中将具体介绍计算机设备的处理过程。
随着科学技术的发展,获取山区的河流水位主要是通过卫星测高技术获取山区河流水位的波形数据,然后,对获取到的波形数据进行波形重定,进而计算出山区的河流水位。传统技术中,常用的波形重定算法为重心偏移法(OCOG),然而,该方法计算得到的距离改正值误差较大,导致重定后的河流水位的精度较低。
本发明实施例提供的河流水位的确定方法、装置、设备及可存储介质,通过综合考虑干季和湿季对水位获取的影响,提出了采用当前周期所处的季节类型对应的波形重定算法,对有效波形进行重定的方法,得到当前周期内目标足迹对应的河流水位,大大提高了山区的河流水位的测算精度,同时提高了山区的河流水位的准确性。
需要说明的是,本发明实施例提供的河流水位的确定方法,其执行主体可以是河流水位的确定装置,该装置可以通过软件、硬件或者软硬件结合的方式实现成为计算机设备的部分或者全部。下述方法实施例的执行主体以计算机设备为例来进行说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,通过下述实施例并结合附图,对本发明实施例中的技术方案的进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
图2为一个实施例提供的河流水位的确定方法流程示意图,本实施例涉及的是计算机设备根据当前周期所处的季节类型对应的波形重定算法确定当前周期内河流水位的具体过程。如图2所示,该方法包括:
S101、执行足迹选择操作,该足迹选择操作包括:根据水体反射至卫星的回波信号的波形和水体范围,确定当前周期内距离上述水体中间位置最近的目标足迹。
具体的,雷达测高卫星或激光测高卫星等测高卫星可以向地表(海面、陆面、内陆水体、冰等)实时且不断的发射信号,该信号到达地表的水体后会经水体反射,返回至上述测高卫星,并在上述测高卫星的计算处理下,上述测高卫星可以得到水体反射至卫星的回波信号的波形。该回波信号的波形的横坐标为时间或者测高卫星的采样门,该回波信号的波形的纵坐标为每个时间或者测高卫星的采样门对应的功率。可选的,上述回波信号可以为脉冲信号,测高卫星向地表发射的信号类型与回波信号的类型一致。
另外,计算机设备可以通过陆地卫星获取水体范围,可选的,陆地卫星获取水体范围可以为通过扫描成像传感器如Landsat 5的专题制图仪、Landsat 7的增强型专题制图仪和Landsat 8的陆地成像仪等获取多个波段的遥感影像,然后通过波段间的运算(如通过绿光波段和近红外波段计算归一化水体指数)得到水体范围。本实施例对获取水体范围的方式不做限定。
需要说明的是,测高卫星每绕地球转一圈为一个周期,每个周期内,在水体周围(即包括水体范围内和水体范围外)均会有测高卫星发射的多个信号出现,测高卫星在水体周围发射的每一个脉冲信号照亮的区域定义为一个足迹,每个信号经水体周围反射回的回波信号的波形即为每个足迹对应的回波信号的波形。其中,雷达测高卫星可以是Jason-2测高卫星、Jason-3测高卫星等,对此本实施例不做限定,只要能够得到每个足迹的坐标及每个足迹对应的回波信号的波形即可。上述陆地卫星可以是Landsat 5-Landsat 8影像卫星等,对此本实施例不做限定,只要能够得到水体范围即可。例如,如果测高卫星为Jason-2测高卫星时,一个周期可以为10天,相邻的两个足迹之间的距离可以为300米,Jason-2测高卫星产品传感器地球物理数据(Sensor Geophysical Data Record,SGDR)可以提供波形数据、足迹坐标等。
基于上述测高卫星和陆地卫星的处理,计算机设备可以得到水体反射至卫星的回波信号的波形、水体范围,还可以得到多个足迹的坐标,基于此,计算机设备可以确定在当前周期内距离水体中间位置最近的目标足迹。可选的,计算机设备可以计算每个足迹的坐标距水体中间位置的距离,基于这些距离,确定当前周期内距离水体中间位置最近的目标足迹。可选的,计算机设备还可以通过其他的方式确定目标足迹,例如可以参见下述图3所示的实施例的过程。
S102、执行波形选择操作,上述波形选择操作包括:若上述目标足迹对应的回波信号的波形满足预设条件,则确定该目标足迹对应的回波信号的波形为有效波形。
具体的,通过S101,计算机设备已经选择了距离水体中间位置最近的足迹为目标足迹,但是还需要检查上述目标足迹对应的回波信号的波形是否受到噪声影响,即确定上述目标足迹对应的回波信号的波形是否满足预设条件。当上述目标足迹对应的回波信号的波形满足预设条件时,计算机设备确定该目标足迹对应的回波信号的波形为有效波形。
可选的,当回波信号为脉冲信号时,目标足迹对应的回波信号的波形是否满足的预设条件可以通过脉冲峰值(Pulse Peakiness,PP)来判断。其中,根据公式确定上述回波信号的脉冲峰值PP,其中,Pmax为回波信号波形中最大的回波功率,P(i)为卫星的第i个采样门对应的功率,i=5,…,N-5,N为卫星的采样门的个数,由于卫星的前几个及后几个采样门对应的功率一般为传感器的热噪声,因此,根据经验一般选择i=5,…,N-5,当卫星为Jason-2测高卫星时,N=104。
可选的,当回波信号的脉冲峰值PP>1.5时,计算机设备确定上述目标足迹对应的回波信号的波形满足预设条件,则确定该目标足迹对应的回波信号的波形为有效波形。
S103、根据当前周期所处的季节类型,对上述有效波形执行波形重定操作,得到当前周期内上述目标足迹对应的河流水位;其中,上述波形重定操作包括:采用季节类型对应的波形重定算法,对上述有效波形足迹进行波形重定;其中,季节类型包括干季和湿季。
具体的,本实施例中,季节类型包括干季和湿季,其中,干季可以为11月到次年4月,湿季可以为5月到10月,本实施例对此不做限定,可以具体根据各个地区的情况进行设定。
可选的,如果当前周期所处的季节类型为干季,可以采用Ice-1算法对上述有效波形执行波形重定操作,如果当前周期所处的季节类型为湿季,可以采用50%Threshold算法对上述有效波形执行波形重定操作。可选的,作为另一种可能的实施方式,如果当前周期所处的季节类型为干季,可以采用50%Threshold算法对上述有效波形执行波形重定操作,如果当前周期所处的季节类型为湿季,可以采用Ice-1算法对上述有效波形执行波形重定操作,基于该可能的实施方式对目标足迹对应的回波信号的有效波形进行波形重定,其重定精度更高,因此可以获得更为准确的水位。
其中,上述波形重定的过程为:为了得到更准确的水位值,计算机设备需要重新确定回波信号的波形的前缘中点对应的采样门(该波形前缘如图3所示),并通过与回波信号的波形的预设跟踪采样门比较,计算出河流水位修正值,进而得到重定后卫星到水体的准确距离,基于该准确距离对传感器地球物理数据(Sensor Geophysical Data Record,SGDR)中给出的卫星到海平面的距离进行修正,从而得到修正后的河流水位的过程。通过波形重定操作对卫星到海平面的距离修正之后,就可以得到当前周期内上述目标足迹对应的河流水位。
在采用本实施例的方法计算河流水位时的水位精度可以参照下述的实际数据举例:在西藏雅鲁藏布江奴下水文站利用实测水位对该方法计算河流水位进行了检验。奴下是雅鲁藏布江在中国境内最大也是最后一个水文站,其特点是设施完备、水文资料齐全。此外,奴下水文站位于整个雅鲁藏布江(包括境外部分)的上游(河宽400米左右),是极其重要的位置,因而在该地区测试本发明实施例的方法更具示范效应。其中,采用水尺实测的水位数据包括2008-2016年的日水位数据,该数据由中国水利部水文局提供,参见图2a中的曲线1,采用本发明实施例的方法采集的日水位数据可以参见图2a中的曲线2,由图2a可以看出,采用本实施例的方法计算的水位与实测水位吻合度高,因此采用本实施例的方法能够有效地去除由于陆地影响造成的水位低估或者高估问题。
本实施例中,计算机设备根据当前周期所处的季节类型,采用上述季节类型对应的波形重定算法对有效波形进行重定,这样,在不同的季节选用不同的波形重定算法,其相较于传统技术中在任何季节均采用同一种波形重定算法进行重定,本实施例可以有效避免在干季可能低估水位,而在湿季可能高估水位的情况,从而大大提高了山区的河流水位的测算精度,同时提高了山区的河流水位的准确性。
图4为另一个实施例提供的河流水位的确定方法流程示意图,本实施例涉及的是计算机设备对有效波形进行波形重定的具体过程。在上述实施例的基础上,可选的,上述采用所述季节类型对应的波形重定算法,对有效波形进行波形重定,可以包括如下步骤:
S201、根据公式确定有效波形的振幅A有效;其中,P(i)为卫星的第i个采样门对应的功率,i=1,2,...,N,N为卫星的采样门的个数。
需要说明的是,该有效波形的振幅A有效可以直接通过获得,还可以通过包含的其他公式获得,可选的,这里的“其他公式”可以是用于作为有效波形的振幅A有效的校正或者辅助公式或者还可以是的变形。
S202、根据公式确定有效波形的热噪声Pn
需要说明的是,该有效波形的热噪声Pn可以直接通过获得,还可以通过包含的其他公式获得,可选的,这里的“其他公式”可以是用于作为有效波形的热噪声Pn的校正或者辅助公式或者还可以是的变形。
S203、根据公式Tl=M*(A有效+Pn)确定有效波形的功率门槛值Tl,其中,M的取值为0.3或0.5。
具体的,当M=0.3时,对应的波形重定算法为Ice-1算法,即计算机设备可以采用Ice-1算法对有效波形进行波形重定,当M=0.5时,对应的波形重定算法为50%Threshold算法,即计算机设备可以采用50%Threshold算法对有效波形进行波形重定。
需要说明的是,该有效波形的功率门槛值Tl可以直接通过Tl=M*(A有效+Pn)获得,还可以通过包含M*(A有效+Pn)的其他公式获得,可选的,这里的“其他公式”可以是用于作为有效波形的功率门槛值Tl的校正或者辅助公式或者还可以是M*(A有效+Pn)的变形。
S204、根据公式确定有效波形的波形前缘对应的采样门的值Gr;Gk为功率首次大于所述Tl的门数。
需要说明的是,该有效波形的波形前缘对应的采样门的值Gr可以直接通过获得,还可以通过包含的其他公式获得,可选的,这里的“其他公式”可以是用于作为有效波形的波形前缘对应的采样门的值Gr的校正或者辅助公式或者还可以是的变形。
S205、根据公式ΔR=(Gr-G0)ΔR0确定河流水位修正值ΔR,其中,ΔR0=c*ΔG0为卫星相邻的两个采样门之间的距离,c为光速,ΔG0为卫星相邻的两个采样门之间的采样时间间隔,G0为卫星的预设采样门
具体的,上述c一般取值为300000km/s。当卫星为Jason-2时,上述ΔG0一般取值为3.125ns,设定第32个采样门为预设采样门G0。需要说明的是,该河流水位修正值ΔR可以直接通过ΔR=(Gr-G0)ΔR0获得,还可以通过包含(Gr-G0)ΔR0的其他公式获得,可选的,这里的“其他公式”可以是用于作为河流水位修正值ΔR的校正或者辅助公式或者还可以是(Gr-G0)ΔR0的变形。
S206、根据公式R=R′+ΔR确定重定后卫星到水体的距离R;其中,R′为未经重定时卫星到水体的距离。
S207、根据公式H=H-R确定重定后河流水位H;其中,H为卫星到海平面的距离。
本实施例中,计算机设备通过有效波形的振幅、热噪声、功率门槛值确定出有效波形的波形前缘对应的采样门的值,计算机设备再根据有效波形的波形前缘对应的采样门的值及卫星的预设采样门、卫星相邻的两个采样门之间的距离确定出河流水位修正值,计算机设备进而根据河流水位修正值和未经重定时卫星到水体的距离确定重定后卫星到水体的距离,最后计算机设备通过重定后卫星到水体的距离和卫星到海平面的距离确定重定后河流水位,通过本实施例对有效波形进行波形重定的方法,可以提高山区的河流水位的测算精度,同时还可以提高山区的河流水位的准确性。
图5为另一个实施例提供的河流水位的确定方法流程示意图,本实施例涉及的是计算机设备如何确定上述当前周期内距离水体中间位置最近的目标足迹的具体过程。在上述实施例的基础上,可选的,S101中计算机设备根据水体反射至卫星的回波信号的波形和水体范围,确定当前周期内距离所述水体中间位置最近的目标足迹,包括:
S301、根据所述水体反射至卫星的回波信号的波形,确定至少一个待选择足迹的坐标。
具体的,卫星边绕地球转动边每秒向地表(海面、陆面、内陆水体、冰等)发射至少一个信号,每个信号经地表反射后的回波信号由卫星的接收器接收,可以得到每个足迹的坐标、及每个足迹对应的回波信号的波形。接收器将接收到的足迹坐标及其对应的回波信号的波形发射至地面站,地面站将该信息发送至计算机设备供人们使用。由于卫星发射到海面、陆面、内陆水体、冰等不同状态的地表处时,反射至卫星的回波信号的波形规律不同,因此,可以根据波形的特点判断哪些是水体周围的足迹对应的回波信号的波形,从而确定水体周围的足迹的坐标为待选择足迹的坐标。可选的,该水体周围的足迹的坐标可以是位于水体范围外的足迹的坐标,还可以是位于水体范围内的足迹的坐标。
S302、根据每个待选择足迹的坐标以及所述水体的水体范围,确定位于所述水体范围内的待选择足迹。
具体的,计算机设备可以根据上述每个待选择足迹的坐标以及上述水体的水体范围,确定位于该水体范围内的待选择足迹。例如,可以通过待选择足迹的坐标的大小与水体范围的坐标范围的大小进行判断,确定哪些是位于水体范围内的待选择足迹,哪些是位于水体范围外的待选择足迹。
S303、确定每个位于水体范围内的待选择足迹至水体边缘的多个第一距离,并从每个位于水体范围内的待选择足迹对应的多个第一距离中确定每个位于水体范围内的待选择足迹对应的第一最小距离,对每个第一最小距离进行取反操作,得到第二距离。
具体的,由于水体的水体范围为不规则的多边形,可以根据点到线段的距离计算方式确定每个位于水体范围内的待选择足迹至水体边缘的第一距离。需要说明的是,本实施例中的水体边缘实际上可以看做是由多个绕着水体边缘的线段构成,因此位于水体范围内的一个待选择足迹至水体边缘的第一距离为多个,参见图6所示的A足迹和B足迹(A足迹和B足迹均为待选择足迹),图6中以A足迹距离水体边缘的第一距离为2个,B足迹距离水体边缘的第一距离为2个为例。
计算机设备可以从A足迹对应的两个第一距离选择一个最小值作为第一最小距离,从B足迹对应的两个第一距离选择一个最小值作为第一最小距离,之后对这两个第一最小距离进行取反操作。例如,假设A足迹对应的第一最小距离为5米,B足迹对应的第一最小距离为10米,则计算机设备执行取反操作后得到的A足迹所对应的第二距离即就是-5米,所得到的B足迹所对应的第二距离即就是-10米。
S304、将第二距离中的最小距离对应的待选择足迹确定为所述目标足迹。
具体的,计算机设备从上述得到的所有第二距离中选出最小距离,最小距离所对应的待选择足迹确定为目标足迹,即为当前周期内距离水体中间位置最近的目标足迹。继续参照上述图6所示的例子,计算机设备选择B足迹作为目标足迹。
作为本实施例的一种可能的实施方式,可选的,上述根据水体反射至卫星的回波信号的波形和水体范围,确定当前周期内距离水体中间位置最近的目标足迹,还可以包括:
计算机设备根据水体反射至卫星的回波信号的波形,确定至少一个待选择足迹的坐标,该待选择足迹可以为水体范围内的足迹(如图6中的A足迹和B足迹),也可以为水体范围外的足迹(如图6中的C足迹)。之后,计算机设备可以根据每个待选择足迹的坐标以及水体的水体范围,确定哪些为位于水体范围内的待选择足迹,哪些为位于水体范围外的待选择足迹。计算机设备可以采用点到线段的距离确定每个待选择足迹至水体边缘的多个第三距离,并从每个待选择足迹对应的多个第三距离中选择最小距离,从而得到每个待选择足迹对应的第三最小距离。当待选择足迹位于水体范围内时,对上述第三最小距离进行取反操作,得到第四距离,当待选择足迹位于水体范围外时,维持上述第三最小距离的值不变,将其作为第五距离。然后,计算机设备从所有第四距离和第五距离中选择一个最小距离,将该最小距离对应的待选择足迹确定为目标足迹,即为当前周期内距离水体中间位置最近的目标足迹。
本实施例中,计算机设备通过待选择足迹的坐标及水体范围,计算待选择足迹至水体边缘的多个距离,并从多个距离中选出最小距离,计算机设备对上述选出的最小距离进行取反,得到第二距离,将第二距离中的最小距离对应的待选择足迹确定为目标足迹,从而基于该目标足迹对应的回波信号的波形以及当前周期所处的季节类型,确定目标足迹对应的河流水位。本实施例中获取距离水体中间位置最近的目标足迹的方法简单,且所确定的目标足迹较为精确,从而提高了后期确定目标足迹对应的河流水位的准确度和效率。
前述实施例介绍的计算机设备通过采用不同季节类型对应的不同的波形重定算法获得一个周期内准确的河流水位的过程,下述几个实施例主要介绍计算机设备获得多个周期内准确的河流水位的过程。
图7为另一个实施例提供的河流水位的确定方法流程示意图,本实施例涉及的是计算机设备如何获得准确的多个周期内的河流水位的具体过程。其中,多个周期内的河流水位可以通过下述实施例中的水位时间序列体现。在上述实施例的基础上,可选的,上述方法还包括:
S401、根据每个周期内的目标足迹对应的河流水位,得到待检查的水位时间序列;其中,不同周期内的目标足迹的偏差小于预设误差范围。
由于卫星绕地球旋转时,每个周期转到目标足迹的位置时,有可能对应的目标足迹的坐标是不同的,因此,本实施例中,计算机设备将坐标偏差小于预设误差范围的多个不同周期的目标足迹认为是同一个坐标位置。基于这类目标足迹所测得的河流水位,就可以认为是同一目标足迹在不同周期内的河流水位,这些河流水位可以构成一个待检查的水位时间序列。
需要说明的是,上述水位时间序列为每个周期内获取到目标足迹的时间及目标足迹对应的河流水位值构成的序列,其中,水位时间序列的横坐标为每个周期内获取到目标足迹的时间,水位时间序列的纵坐标为每个时间目标足迹对应的河流水位值。可选的,待检查的水位时间序列可以为根据不同情况选择一个时期内的目标足迹对应的河流水位。例如,可以选择2017年1月-2017年10月内获取到目标足迹的时间及其对应的河流水位作为待检查的水位时间序列。
S402、将所述待检查的水位时间序列中的错误河流水位删除,并筛选出满足异常条件的异常河流水位。
具体的,错误的河流水位为上述得到的目标足迹对应的河流水位与历史河流水位相差第一预设值的河流水位。其中,第一预设值可以大于或者等于10,第一预设值还可以根据不同山区的河流水位而设定,对此本实施例不做限定。其中,历史河流水位为:计算机设备获得的与目标足迹不同年但是同月同日时对应的河流水位,该历史河流水位可以通过数字地形模型(Digital Terrain Mode,DTM)获得,可以通过数字高程模型(DigitalElevation Model,DEM)获得,还可以通过水位先验知识获得。可选的,计算机设备所筛选的错误河流水位可以是一个,还可以是多个。
另外,上述异常河流水位为上述得到的目标足迹对应的河流水位与历史河流水位相差第二预设值的河流水位。其中,第二预设值可以小于10,第二预设值还可以根据不同山区的河流水位而设定,对此本实施例不做限定。可选的,计算机设备所筛选的异常河流水位可以是一个,还可以是多个。
S403、对异常河流水位对应的第一目标足迹的第一回波信号波形进行波形分析,以将上述异常河流水位修正为满足标准条件的正常河流水位。
S404、根据修正后得到的正常河流水位以及所述待检查的水位时间序列中的初始正常河流水位,得到满足标准条件的水位时间序列。
具体的,计算机设备在从待检查的水位时间序列中筛选出满足异常条件的异常河流水位之后,计算机设备可以将该异常河流水位对应的目标足迹设为第一目标足迹,从而对该第一目标足迹对应的第一回波信号波形进行波形分析,具体的分析过程可以参见下述图8所示的实施例,从而将该异常河流水位修正为满足标准条件的正常河流水位。当然,下述图8仅是一种波形分析的示例,具体可以包括如下步骤:
S501、根据上述第一回波信号波形中相邻采样门对应的功率的差值和上述第一回波信号波形的标准差,确定上述第一目标足迹对应的多个子波形;其中,上述相邻采样门对应的功率的差值上述第一回波信号波形的标准差其中,i=1,2,…,N-1,P(i)为卫星的第i个采样门对应的功率,N为卫星的采样门的个数。
具体的,计算机设备在确定上述第一目标足迹对应的多个子波形时,可以先确定第一回波信号波形中相邻采样门对应的功率的差值即计算机设备首先通过来确定然后,计算机设备基于该来确定第一目标足迹对应的多个子波形,具体为:
若第一回波信号波形中连续两个大于第一回波信号波形的标准差S1时,则计算机设备存在一个子波形,其中,需要说明的是,该第一回波信号波形的标准差S1可以直接通过获得,还可以通过包含的其他公式获得,可选的,这里的“其他公式”可以是用于作为第一回波信号波形的标准差S1的校正或者辅助公式或者还可以是的变形。
如果已经获得第一回波信号波形中连续两个大于S1,则说明该“连续两个”对应的采样门处于子波形的波形前缘,则计算机设备继续比较第一回波信号波形中下一个与S1的大小,直至下一个小于S1为止,将上述第一回波信号波形中大于S1的所有采样门对应的功率连接起来作为子波形的波形前缘,将第一回波信号波形中小于S1时对应的采样门向后扩展若干个采样门,例如,可以为5个采样门,使得每个子波形对应的总的采样门的个数为10个左右即可,将上述向后扩展的采样门作为子波形的波形后缘,子波形的波形前缘和波形后缘共同构成一个子波形。一般的,构成一个子波形的卫星的采样门的个数为10个左右,对于Jason-2测高卫星,一般最多可以构成10个子波形,以2~4个子波形居多。可选的,如果卫星为Jason-2测高卫星时,卫星的采样门的个数N为104。
均大于S1,而小于S1,根据上述获得子波形的方法得到如图9所示的一个子波形,图9为第一回波信号波形中小于S1时对应的采样门向后扩展5个采样门的示意图,当然,图9中仅是得到一个子波形的示例,其他子波形的获得方法与该子波形的获得方法同理。
S502、删除最大功率小于0.25A的子波形,得到至少一个待分析子波形;其中,A为上述第一回波信号波形的振幅。
具体的,由于卫星向地表发射的信号反射至卫星的信号时,会受到陆地的干扰,因此,卫星的接收器收到的回波信号中会包含陆地的干扰信号,因此会呈现多个波峰的情况,即对应为上述构成的多个子波形,计算机设备将上述多个子波形中最大功率小于0.25A的子波形删除,即保留最大功率大于或等于0.25A的子波形为待分析子波形,其中,A为整个波形的振幅,P(i)为卫星的第i个采样门对应的功率。可选的,待分析子波形可以为1个,可以为多个。
S503、对每个待分析子波形执行波形重定操作,得到每个待分析子波形在上述周期内所对应的河流水位。
可选的,对每个上述待分析子波形执行波形重定操作可以采用50%Threshold算法,还可以采用Ice-1算法,还可以为重心偏移法(OCOG)等,这里对波形重定方法不做限定,只要能计算得到河流水位修正值,从而得到每个待分析子波形所对应的河流水位即可。
下面以50%Threshold算法为例对一个待分析子波形执行波形重定操作,得到一个待分析子波形在一个周期内所对应的河流水位来进行简单介绍:计算机设备根据公式确定该待分析子波形的振幅A有效1;其中,P1(i1)为卫星的第i1个采样门对应的功率,i1=1,2,...,N,N为卫星的采样门的个数;然后,计算机设备根据公式确定该待分析子波形的热噪声Pn1,之后根据公式Tl1=0.5*(A有效1+Pn1)确定该待分析子波形的功率门槛值Tl1,紧接着计算机设备会根据公式确定该待分析子波形的波形前缘对应的采样门的值Gr1,Gk1为功率首次大于功率门槛值Tl1的门数。之后,计算机设备再根据公式ΔR1=(Gr1-G0)ΔR0确定河流水位修正值ΔR1,并根据公式R1=R′+ΔR1确定重定后卫星到水体的距离R1,最后根据公式H水1=H-R1确定待分析子波形对应的河流水位H水1
S504、确定每个待分析子波形在所述周期内所对应的河流水位与第一目标足迹对应的历史河流水位之间的差值,并将差值最小的河流水位确定为第一目标足迹对应的满足标准条件的正常河流水位。
具体的,每个上述待分析子波形分别对应得到1个河流水位,将得到的每个河流水位与上述第一目标足迹对应的历史河流水位做差,选出所有差值中的最小值,该差值最小值对应的河流水位即为上述第一目标足迹对应的满足标准条件的正常河流水位。可选的,当待分析子波形为1个时,该待分析子波形得到的河流水位即为上述第一目标足迹对应的满足标准条件的正常河流水位。
例如,利用Jason-2卫星,根据上述S401~S404的河流水位确定方法,修正后得到的2017年1月6日的正常河流水位为1998m,而待检查的水位时间序列中2017年1月6日、2017年1月16日、2017年1月26日的河流水位依次为1993m、1999m、1997m;其中,2017年1月6日的河流水位1993m为异常河流水位,2017年1月16日的河流水位1999m、2017年1月26日的河流水位1997m为初始正常河流水位,则最后计算机设备得到满足标准条件的水位时间序列即为{2017.1.6、1998}、{2017.1.16、1999}、{2017.1.26、1997}。
本实施例在上述获取到河流水位后,计算机设备可以得到待检查的水位时间序列,然后通过DEM或者DTM或者水位先验知识等对待检查的水位时间序列进行检查,将错误河流水位删除,并筛选出异常河流水位。计算机设备对筛选出来的异常河流水位进行子波形分析,子波形分析可以将陆地等干扰得到的异常河流水位进行改正,从而得到修正后的正常河流水位,进而根据修正后的正常河流水位以及上述待检查的水位时间序列中的初始正常河流水位,得到满足标准条件的水位时间序列。本实施例可以通过对异常河流水位进行子波形分析对异常河流水位进行修正,从而使得最后得到的水位时间序列与山区的实际河流水位更为贴近,其精度更高,保证了后期的科研工作的数据可信度。
如图10所示为又一个实施例提供的河流水位的确定方法流程示意图,本实施例涉及的是目标足迹对应的回波信号的波形不满足预设条件时,在下一周期返回执行足迹选择操作的具体过程。在上述图2实施例的基础上,可选的,河流水位的确定方法还包括:
S601、若上述目标足迹对应的回波信号的波形不满足预设条件,则确定上述目标足迹对应的回波信号的波形为无效波形。
如上述,可选的,当上述脉冲峰值PP<1.5时,上述目标足迹对应的回波信号的波形不满足预设条件,则确定该目标足迹对应的回波信号的波形为无效波形。
S602、删除上述目标足迹,并在下一周期时返回执行上述足迹选择操作,以确定新的目标足迹,并对所述新的目标足迹对应的回波信号的波形执行波形选择操作。
具体的,如果上述目标足迹对应的回波信号的波形是无效波形,则删除该目标足迹,并等待下一周期,转到S101重新执行下一周期的足迹选择操作,例如,计算机设备继续根据下一周期时水体反射至卫星的回波信号的波形和水体范围,确定下一周期时距离水体中间位置最近的目标足迹,即根据上述新的足迹选择操作,确定出新的目标足迹。然后,继续判断新的目标足迹对应的回波信号的波形是否满足预设条件,若新的目标足迹对应的回波信号的波形满足预设条件时,则继续S103根据下一周期所处的季节类型,对上述回波信号的波形执行波形重定操作,得到下一周期时目标足迹对应的河流水位;若新的目标足迹对应的回波信号的波形不满足预设条件时,则继续S602的操作。
本实施例中,确定目标足迹对应的回波信号的波形为无效波形时,将该目标足迹删除,然后等待下一周期时执行足迹选择操作,本实施例中,将目标足迹对应的回波信号的波形为无效波形时的目标足迹删除,可以提高计算机设备的处理效率,并且还可以避免由目标足迹对应的回波信号的波形为无效波形时的目标足迹得到精度低的河流水位,也就是提高了获取到的河流水位的精度。
图11为一个实施例提供的一种河流水位的确定装置的结构示意图。如图11所示,该装置包括:足迹选择模块11、波形选择模块12和波形重定模块13。
具体的,足迹选择模块11,用于执行足迹选择操作,足迹选择操作包括:根据水体反射至卫星的回波信号的波形和水体范围,确定当前周期内距离水体中间位置最近的目标足迹。
波形选择模块12,用于执行波形选择操作,波形选择操作包括:若所述目标足迹对应的回波信号的波形满足预设条件,则确定所述目标足迹对应的回波信号的波形为有效波形;
波形重定模块13,用于根据当前周期所处的季节类型,对有效波形执行波形重定操作,得到当前周期内目标足迹对应的河流水位;其中,波形重定操作包括:采用季节类型对应的波形重定算法,对有效波形进行波形重定;其中,季节类型包括干季和湿季。
本实施例提供的河流水位的确定装置,可以执行上述方法实施例,其实现原理和技术效果类似,在此不再赘述。
可选的,上述干季对应的波形重定算法为50%Threshold算法,上述湿季对应的波形重定算法为Ice-1算法。
图12为另一个实施例提供的河流水位的确定装置的结构示意图。在上述图11所示实施例的基础上,如图12所示,上述足迹选择模块11包括:第一确定单元111、第二确定单元112、第三确定单元113和第四确定单元114。
具体的,第一确定单元111,用于根据水体反射至卫星的回波信号的波形,确定至少一个待选择足迹的坐标。
第二确定单元112,用于根据每个待选择足迹的坐标以及水体的水体范围,确定位于水体范围内的待选择足迹。
第三确定单元113,用于确定每个位于水体范围内的待选择足迹至水体边缘的多个第一距离,并从每个位于水体范围内的待选择足迹对应的多个第一距离中确定每个位于水体范围内的待选择足迹对应的第一最小距离,对每个第一最小距离进行取反操作,得到第二距离。
第四确定单元114,用于将第二距离中的最小距离对应的待选择足迹确定为目标足迹。
本实施例提供的河流水位的确定装置,可以执行上述方法实施例,其实现原理和技术效果类似,在此不再赘述。
图13为另一个实施例提供的河流水位的确定装置的结构示意图。在上述图11或者图12所示实施例的基础上,如图13所示,上述装置还包括:第一处理模块14、筛选模块15、修正模块16和第二处理模块17。
具体的,第一处理模块14,用于根据每个周期内的目标足迹对应的河流水位,得到待检查的水位时间序列;其中,不同周期内的目标足迹的偏差小于预设误差范围。
筛选模块15,用于将待检查的水位时间序列中的错误河流水位删除,并筛选出满足异常条件的异常河流水位。
修正模块16,用于对异常河流水位对应的第一目标足迹的第一回波信号波形进行波形分析,以将异常河流水位修正为满足标准条件的正常河流水位。
第二处理模块17,用于根据修正后得到的正常河流水位以及待检查的水位时间序列中的初始正常河流水位,得到满足标准条件的水位时间序列。
需要说明的是,图13所示的结构是在图11所示的结构上示出的,当然,图13还可以基于图12所示的结构示出,本实施例的结构仅是一种示例。
本实施例提供的河流水位的确定装置,可以执行上述方法实施例,其实现原理和技术效果类似,在此不再赘述。
图14为又一个实施例提供的河流水位的确定装置的结构示意图。在上述图13所示实施例的基础上,如图14所示,上述修正模块16包括:第五确定单元161、删除单元162、重定单元163和第六确定单元164。
具体的,第五确定单元161,用于根据第一回波信号波形中相邻采样门对应的功率的差值和第一回波信号波形的标准差,确定第一目标足迹对应的多个子波形;其中,相邻采样门对应的功率的差值第一回波信号波形的标准差其中,i=1,2,…,N-1,P(i)为卫星的第i个采样门对应的功率,N为卫星的采样门的个数。
删除单元162,用于删除最大功率小于0.25A的子波形,得到至少一个待分析子波形;其中,A为第一回波信号波形的振幅。
重定单元163,用于对每个待分析子波形执行波形重定操作,得到每个待分析子波形在上述周期内所对应的河流水位。
第六确定单元164,用于确定每个待分析子波形在周期内所对应的河流水位与第一目标足迹对应的历史河流水位之间的差值,并将差值最小的河流水位确定为第一目标足迹对应的满足标准条件的正常河流水位。
可选的,上述波形选择模块12还用于在上述目标足迹对应的回波信号的波形不满足预设条件时,确定所述目标足迹对应的回波信号的波形为无效波形;并删除所述目标足迹,并指示上述足迹选择模块11在下一周期时继续执行上述足迹选择操作,以确定新的目标足迹,并对新的目标足迹对应的回波信号的波形执行上述波形选择操作。
可选的,上述波形重定模块13具体用于:
根据公式确定有效波形的振幅A有效;其中,P(i)为卫星的第i个采样门对应的功率,i=1,2,...,N,N为卫星的采样门的个数。
根据公式确定有效波形的热噪声Pn
根据公式Tl=M*(A有效+Pn)确定有效波形的功率门槛值Tl,其中,M的取值为0.3或0.5。
根据公式确定有效波形的波形前缘对应的采样门的值Gr;其中,Gk为功率首次大于Tl的门数。
根据公式ΔR=(Gr-G0)ΔR0确定河流水位修正值ΔR,其中,ΔR0=c*ΔG0为卫星相邻的两个采样门之间的距离,c为光速,ΔG0为卫星相邻的两个采样门之间的采样时间间隔,G0为卫星的预设采样门。
根据公式R=R′+ΔR确定重定后卫星到水体的距离R;其中,R′为未经重定时卫星到水位的距离。
根据公式H=H-R确定重定后河流水位H;其中,H为卫星到海平面的距离。
本实施例提供的河流水位的确定装置,可以执行上述方法实施例,其实现原理和技术效果类似,在此不再赘述。
关于河流水位的确定装置的具体限定可以参见上文中对于河流水位的确定方法的限定,在此不再赘述。上述河流水位的确定装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中,也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中,以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中,提供了一种计算机设备,该计算机设备可以是服务器,其内部结构图可以如图15所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中,该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储相应的河流水位的数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种河流水位的确定方法。
本领域技术人员可以理解,图15中示出的结构,仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图,并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定,具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中,提供了一种计算机设备,包括存储器和处理器,存储器中存储有计算机程序,该处理器执行计算机程序时实现以下步骤:
执行足迹选择操作,足迹选择操作包括:根据水体反射至卫星的回波信号的波形和水体范围,确定当前周期内距离水体中间位置最近的目标足迹;
执行波形选择操作,波形选择操作包括:若目标足迹对应的回波信号的波形满足预设条件,则确定目标足迹对应的回波信号的波形为有效波形;
根据当前周期所处的季节类型,对有效波形执行波形重定操作,得到当前周期内目标足迹对应的河流水位;其中,波形重定操作包括:采用季节类型对应的波形重定算法,对有效波形进行波形重定;其中,季节类型包括干季和湿季。
上述实施例提供的计算机设备,其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似,在此不再赘述。
在一个实施例中,提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现以下步骤:
执行足迹选择操作,足迹选择操作包括:根据水体反射至卫星的回波信号的波形和水体范围,确定当前周期内距离水体中间位置最近的目标足迹;
执行波形选择操作,波形选择操作包括:若目标足迹对应的回波信号的波形满足预设条件,则确定目标足迹对应的回波信号的波形为有效波形;
根据当前周期所处的季节类型,对有效波形执行波形重定操作,得到当前周期内目标足迹对应的河流水位;其中,波形重定操作包括:采用季节类型对应的波形重定算法,对有效波形进行波形重定;其中,季节类型包括干季和湿季。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该计算机程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限,RAM以多种形式可得,诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种河流水位的确定方法,其特征在于,包括:
执行足迹选择操作,所述足迹选择操作包括:根据水体反射至卫星的回波信号的波形和水体范围,从当前周期对应的各足迹中确定当前周期内距离所述水体中间位置最近的足迹为目标足迹;其中,所述当前周期对应的各足迹为当前周期内卫星在水体周围发射的每一个脉冲信号照亮的区域;
执行波形选择操作,所述波形选择操作包括:若所述目标足迹对应的回波信号的波形满足预设条件,则确定所述目标足迹对应的回波信号的波形为有效波形;
根据当前周期所处的季节类型,对所述有效波形执行波形重定操作,得到当前周期内所述目标足迹对应的河流水位;其中,所述波形重定操作包括:采用所述季节类型对应的波形重定算法,对所述有效波形进行波形重定;其中,所述季节类型包括干季和湿季;所述干季对应的波形重定算法为50%Threshold算法,所述湿季对应的波形重定算法为Ice-1算法。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据水体反射至卫星的回波信号的波形和水体范围,确定当前周期内距离所述水体中间位置最近的目标足迹,包括:
根据所述水体反射至卫星的回波信号的波形,确定至少一个待选择足迹的坐标;
根据每个待选择足迹的坐标以及所述水体的水体范围,确定位于所述水体范围内的待选择足迹;
确定每个位于所述水体范围内的待选择足迹至所述水体边缘的多个第一距离,并从每个位于所述水体范围内的待选择足迹对应的多个第一距离中确定每个位于所述水体范围内的待选择足迹对应的第一最小距离,对每个所述第一最小距离进行取反操作,得到第二距离;
将所述第二距离中的最小距离对应的待选择足迹确定为所述目标足迹。
3.根据权利要求1-2任一项所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
根据每个周期内的目标足迹对应的河流水位,得到待检查的水位时间序列;其中,不同周期内的目标足迹的偏差小于预设误差范围;
将所述待检查的水位时间序列中的错误河流水位删除,并筛选出满足异常条件的异常河流水位;
对所述异常河流水位对应的第一目标足迹的第一回波信号波形进行波形分析,以将所述异常河流水位修正为满足标准条件的正常河流水位;
根据修正后得到的正常河流水位以及所述待检查的水位时间序列中的初始正常河流水位,得到满足标准条件的水位时间序列。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述对所述异常河流水位对应的第一目标足迹的第一回波信号波形进行波形分析,以将所述异常河流水位修正为满足标准条件的正常河流水位,包括:
根据所述第一回波信号波形中相邻采样门对应的功率的差值和所述第一回波信号波形的标准差,确定所述第一目标足迹对应的多个子波形;其中,所述相邻采样门对应的功率的差值所述第一回波信号波形的标准差其中,i=1,2,...,N-1,P(i)为卫星的第i个采样门对应的功率,N为卫星的采样门的个数;
删除最大功率小于0.25A的子波形,得到至少一个待分析子波形;其中,所述A为所述第一回波信号波形的振幅;
对每个所述待分析子波形执行所述波形重定操作,得到每个所述待分析子波形在所述周期内所对应的河流水位;
确定每个所述待分析子波形在所述周期内所对应的河流水位与所述第一目标足迹对应的历史河流水位之间的差值,并将差值最小的河流水位确定为所述第一目标足迹对应的满足标准条件的正常河流水位。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
若所述目标足迹对应的回波信号的波形不满足预设条件,则确定所述目标足迹对应的回波信号的波形为无效波形;
删除所述目标足迹,并在下一周期时返回执行所述足迹选择操作,以确定新的目标足迹,并对所述新的目标足迹对应的回波信号的波形执行所述波形选择操作。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述采用所述季节类型对应的波形重定算法,对所述有效波形进行波形重定,包括:
根据公式确定所述有效波形的振幅A有效;其中,P(i)为卫星的第i个采样门对应的功率,i=1,2,...,N,N为卫星的采样门的个数;
根据公式确定所述有效波形的热噪声Pn
根据公式Tl=M*(A有效+Pn)确定所述有效波形的功率门槛值Tl,其中,所述M的取值为0.3或0.5;其中,M取值为0.3时,对应的波形重定算法为Ice-1算法,M取值为0.5时,对应的波形重定算法为50%Threshold算法;
根据公式确定所述有效波形的波形前缘对应的采样门的值Gr;Gk为功率首次大于所述Tl的门数;
根据公式ΔR=(Gr-G0)ΔR0确定河流水位修正值ΔR,其中,ΔR0=c*ΔG0为卫星相邻的两个采样门之间的距离,c为光速,ΔG0为卫星相邻的两个采样门之间的采样时间间隔,G0为卫星的预设采样门;
根据公式R=R′+ΔR确定重定后卫星到水体的距离R;其中,R′为未经重定时卫星到水体的距离;
根据公式H=H-R确定所述目标足迹对应的河流水位H;其中,H为卫星到海平面的距离。
7.一种河流水位的确定装置,其特征在于,该装置包括:
足迹选择模块,用于执行足迹选择操作,所述足迹选择操作包括:根据水体反射至卫星的回波信号的波形和水体范围,从当前周期对应的各足迹中确定周期内距离水体中间位置最近的足迹为目标足迹;其中,所述当前周期对应的各足迹为当前周期内卫星在水体周围发射的每一个脉冲信号照亮的区域;
波形选择模块,用于执行波形选择操作,所述波形选择操作包括:若所述目标足迹对应的回波信号的波形满足预设条件,则确定所述目标足迹对应的回波信号的波形为有效波形;
波形重定模块,用于根据当前周期所处的季节类型,对有效波形执行波形重定操作,得到当前周期内目标足迹对应的河流水位;其中,波形重定操作包括:采用季节类型对应的波形重定算法,对有效波形进行波形重定;其中,季节类型包括干季和湿季;所述干季对应的波形重定算法为50%Threshold算法,所述湿季对应的波形重定算法为Ice-1算法。
8.一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器用于执行所述计算机程序时实现权利要求1-6中任一项方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6中任一项方法的步骤。
CN201810174277.4A 2018-03-02 2018-03-02 河流水位的确定方法、装置、计算机设备及可读存储介质 Active CN109556676B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810174277.4A CN109556676B (zh) 2018-03-02 2018-03-02 河流水位的确定方法、装置、计算机设备及可读存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810174277.4A CN109556676B (zh) 2018-03-02 2018-03-02 河流水位的确定方法、装置、计算机设备及可读存储介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109556676A CN109556676A (zh) 2019-04-02
CN109556676B true CN109556676B (zh) 2019-10-18

Family

ID=65864371

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810174277.4A Active CN109556676B (zh) 2018-03-02 2018-03-02 河流水位的确定方法、装置、计算机设备及可读存储介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109556676B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109991580B (zh) * 2019-04-16 2021-04-30 山东科技大学 一种基于波形导数的卫星雷达测高波形重定方法
CN110132373B (zh) * 2019-05-10 2020-07-14 宁波市测绘设计研究院 一种基于卫星测高数据的大型内陆湖泊和湿地水位反演方法
CN111812641B (zh) * 2020-07-22 2023-03-14 中国科学院空天信息创新研究院 一种基于多尺度峰值监测的雷达高度计波形重跟踪方法
CN112013925B (zh) * 2020-08-19 2023-04-07 杨元德 基于卫星测高新型波形重定算法的结冰湖泊水位测定方法
CN112414510B (zh) * 2020-10-10 2021-11-02 武汉大学 卫星测高河流水位监测方法及系统
CN113108868A (zh) * 2021-04-19 2021-07-13 南宁师范大学 一种基于主波峰的自适应波形重跟踪算法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE514102T1 (de) * 2008-07-11 2011-07-15 Europ Agence Spatiale Altimetrieverfahren und -system
CN105738881A (zh) * 2016-03-09 2016-07-06 中国石油大学(华东) 基于波形分类的近海Envisat卫星测高波形重定方法
CN107421496B (zh) * 2017-07-26 2018-09-04 青岛美吉海洋地理信息技术有限公司 一种高精度的水面高程提取方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109556676A (zh) 2019-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109556676B (zh) 河流水位的确定方法、装置、计算机设备及可读存储介质
Baig et al. Analysis of shoreline changes in Vishakhapatnam coastal tract of Andhra Pradesh, India: an application of digital shoreline analysis system (DSAS)
Hijma et al. A protocol for a geological sea‐level database
Lim et al. Erosional processes in the hard rock coastal cliffs at Staithes, North Yorkshire
Mani Murali et al. Coastal vulnerability assessment of Puducherry coast, India, using the analytical hierarchical process
O'Grady et al. The use of radar satellite data from multiple incidence angles improves surface water mapping
Hu et al. Continuous monitoring bed-level dynamics on an intertidal flat: Introducing novel, stand-alone high-resolution SED-sensors
Yin et al. Long-term flood-hazard modeling for coastal areas using InSAR measurements and a hydrodynamic model: The case study of Lingang New City, Shanghai
Evadzi et al. Quantifying and predicting the contribution of sea-level rise to shoreline change in Ghana: Information for coastal adaptation strategies
Ciarletta et al. Reconstructing coastal sediment budgets from beach‐and foredune‐ridge morphology: A coupled field and modeling approach
Elko et al. Quantifying the rapid evolution of a nourishment project with video imagery
Weekley et al. Tracking multidecadal lake water dynamics with Landsat imagery and topography/bathymetry
Domeneghetti et al. Investigating the uncertainty of satellite altimetry products for hydrodynamic modelling
Athearn et al. Mapping elevations of tidal wetland restoration sites in San Francisco Bay: comparing accuracy of aerial lidar with a singlebeam echosounder
Chembolu et al. Application of satellite altimetry in understanding river–wetland flow interactions of Kosi river
van der Wal et al. Glacial isostatic adjustment and post-seismic deformation in Antarctica
Noujas et al. Shoreline management plan for embayed beaches: A case study at Vengurla, west coast of India
Esteban et al. How to Carry Out Bathymetric and Elevation Surveys on a Tight Budget: Basic Surveying Techniques for Sustainabilty Scientists
Parkes et al. Reducing inconsistencies in point observations of maximum flood inundation level
Liu et al. Sub-pixel technique for time series analysis of shoreline changes based on multispectral satellite imagery
Adams et al. The intrinsic effect of shape on the retrogradation motif and timing of drowning of carbonate patch reef systems (Lower Frasnian, Bugle Gap, Canning Basin, Western Australia)
Das Adhikari et al. GIS based beach sand budget analysis through seasonal beach profiling using cartographic techniques
Al-Nasrawi et al. Geoinformatic analysis of vegetation and climate change on intertidal sedimentary landforms in southeastern Australian estuaries from 1975-2015
Light Morphodynamic evolution of coastal Oregon: using new lidar-derived beach and sand dune morphometrics to explore multi-decadal change
Arockiaraj et al. Estimation of seasonal morpho-sedimentary changes at headland bound and exposed beaches along south Maharashtra, west coast of India

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant