CN116051521A - 一种基于卫星影像的河道宽度计算方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于河道宽度测量技术领域,提供了一种基于卫星影像的河道宽度计算方法和系统,包括以下步骤:接收上传的卫星影像,使用水体指数法NDWI提取水体,确定河道区域,计算河道区域的平均宽度,得到第一河道宽度;根据河道区域确定河道中心线,将河道中心线划分为多段,河道区域被划分成多个河段;接收某一段河流的激光测距宽度,接收用户选择的卫星影像上的河段,激光测距宽度为所述河段的真实宽度;根据激光测距宽度和对应河段的第一河段宽度确定误差比例,根据误差比例对河道区域进行修正得到修正河道,计算修正河道的平均宽度,得到第二河道宽度。如此,修正河道与真实的河道就非常接近了,第二河道宽度基本等同于河道的真实宽度。
Description
技术领域
本发明涉及河道宽度测量技术领域,具体是涉及一种基于卫星影像的河道宽度计算方法和系统。
背景技术
河流作为地表水资源的重要组成部分,是人类生产和生活用水的重要来源,河流的河宽是重要的水文特征,监测河宽不仅可以实时掌握可用水资源,还可以预防洪水灾害。目前可以使用卫星遥感影像测量出河道的河宽,但是一般用户从地图软件上获取的卫星影像都不是实时图像,因为信息量太大,是不可能做到实时更新的,很多时候,通过影像得到的河宽与真实的河宽差异较大。因此,需要提供一种基于卫星影像的河道宽度计算方法和系统,旨在解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种基于卫星影像的河道宽度计算方法和系统,以解决上述背景技术中存在的问题。
本发明是这样实现的,一种基于卫星影像的河道宽度计算方法,所述方法包括以下步骤:
接收上传的卫星影像,使用水体指数法NDWI提取水体,确定河道区域,计算所述河道区域的平均宽度,得到第一河道宽度;
根据河道区域确定河道中心线,接收最小分割长度,将河道中心线划分为多段,河道区域同时被划分成多个河段,计算出每一段河道的第一河段宽度;
接收某一段河流的激光测距宽度,接收用户选择的卫星影像上的河段,所述激光测距宽度为所述河段的真实宽度;
根据激光测距宽度和对应河段的第一河段宽度确定误差比例,根据误差比例对所述河道区域进行修正得到修正河道,计算修正河道的平均宽度,得到第二河道宽度。
作为本发明进一步的方案:所述使用水体指数法NDWI提取水体,确定河道区域,计算所述河道区域的平均宽度的步骤,具体包括:
对卫星影像进行预处理,所述预处理包括去除热噪声和校正轨道信息中存在的误差;
使用水体指数法NDWI提取水体,确定河道区域;
作为本发明进一步的方案:所述根据河道区域确定河道中心线,接收最小分割长度,将河道中心线划分为多段,河道区域同时被划分成多个河段的步骤,具体包括:
根据河道区域确定河道轮廓,得到两条河道曲线;
接收分割点数,根据分割点数在每条河道曲线上进行打点,两条河道曲线上的点一一对应,将两个对应的点进行连线,确定连线的中心点,对所有的中心点进行拟合得到河道中心线;
接收最小分割长度,使用分割线将河道中心线划分为多段,分割线贯穿河道区域,河道区域同时被划分成多个河段,分割线垂直于所述分割线与河道中心线交点的切线。
作为本发明进一步的方案:确定误差比例,根据误差比例对所述河道区域进行修正得到修正河道的步骤,具体包括:
根据激光测距宽度和对应河段的第一河段宽度确定误差比例,误差比例=激光测距宽度/第一河段宽度;
根据误差比例使得两条河道曲线以河道中心线为基准向内或者向外进行迁移,得到修正河道。
作为本发明进一步的方案:所述方法还包括:根据最小分割长度将修正河道分成多个河段,计算出每一段河道的第二河段宽度。
本发明的另一目的在于提供一种基于卫星影像的河道宽度计算系统,所述系统包括:
河道区域确定模块,用于接收上传的卫星影像,使用水体指数法NDWI提取水体,确定河道区域,计算所述河道区域的平均宽度,得到第一河道宽度;
河道区域分段模块,用于根据河道区域确定河道中心线,接收最小分割长度,将河道中心线划分为多段,河道区域同时被划分成多个河段,计算出每一段河道的第一河段宽度;
测距宽度上传模块,用于接收某一段河流的激光测距宽度,接收用户选择的卫星影像上的河段,所述激光测距宽度为所述河段的真实宽度;
河道区域修正模块,用于根据激光测距宽度和对应河段的第一河段宽度确定误差比例,根据误差比例对所述河道区域进行修正得到修正河道,计算修正河道的平均宽度,得到第二河道宽度。
作为本发明进一步的方案:所述河道区域确定模块包括:
影像预处理单元,用于对卫星影像进行预处理,所述预处理包括去除热噪声和校正轨道信息中存在的误差;
河道区域确定单元,用于使用水体指数法NDWI提取水体,确定河道区域;
作为本发明进一步的方案:所述河道区域分段模块包括:
河道曲线确定单元,用于根据河道区域确定河道轮廓,得到两条河道曲线;
河道中心线确定单元,用于接收分割点数,根据分割点数在每条河道曲线上进行打点,两条河道曲线上的点一一对应,将两个对应的点进行连线,确定连线的中心点,对所有的中心点进行拟合得到河道中心线;
河道区域分段单元,用于接收最小分割长度,使用分割线将河道中心线划分为多段,分割线贯穿河道区域,河道区域同时被划分成多个河段,分割线垂直于所述分割线与河道中心线交点的切线。
作为本发明进一步的方案:所述河道区域修正模块包括:
误差比例计算单元,用于根据激光测距宽度和对应河段的第一河段宽度确定误差比例,误差比例=激光测距宽度/第一河段宽度;
河道迁移修正单元,用于根据误差比例使得两条河道曲线以河道中心线为基准向内或者向外进行迁移,得到修正河道。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明能够根据河道区域确定河道中心线,将河道中心线划分为多段,河道区域同时被划分成多个河段,计算出每一段河道的第一河段宽度;然后接收某一段河流的激光测距宽度,接收用户选择的卫星影像上的河段;接着根据激光测距宽度和对应河段的第一河段宽度确定误差比例,根据误差比例对所述河道区域进行修正得到修正河道,计算修正河道的平均宽度,得到第二河道宽度。如此,修正河道与真实的河道就非常接近了,第二河道宽度基本等同于河道的真实宽度。
附图说明
图1为一种基于卫星影像的河道宽度计算方法的流程图。
图2为一种基于卫星影像的河道宽度计算方法中计算河道区域的平均宽度的流程图。
图3为一种基于卫星影像的河道宽度计算方法中将河道中心线划分为多段,河道区域同时被划分成多个河段的流程图。
图4为一种基于卫星影像的河道宽度计算方法中根据误差比例对所述河道区域进行修正得到修正河道的流程图。
图5为一种基于卫星影像的河道宽度计算系统的结构示意图。
图6为一种基于卫星影像的河道宽度计算系统中河道区域确定模块的结构示意图。
图7为一种基于卫星影像的河道宽度计算系统中河道区域分段模块的结构示意图。
图8为一种基于卫星影像的河道宽度计算系统中河道区域修正模块的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰,以下结合附图及具体实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
如图1所示,本发明实施例提供了一种基于卫星影像的河道宽度计算方法,所述方法包括以下步骤:
S100,接收上传的卫星影像,使用水体指数法NDWI提取水体,确定河道区域,计算所述河道区域的平均宽度,得到第一河道宽度;
S200,根据河道区域确定河道中心线,接收最小分割长度,将河道中心线划分为多段,河道区域同时被划分成多个河段,计算出每一段河道的第一河段宽度;
S300,接收某一段河流的激光测距宽度,接收用户选择的卫星影像上的河段,所述激光测距宽度为所述河段的真实宽度;
S400,根据激光测距宽度和对应河段的第一河段宽度确定误差比例,根据误差比例对所述河道区域进行修正得到修正河道,计算修正河道的平均宽度,得到第二河道宽度。
需要说明的是,目前可以使用卫星遥感影像测量出河道的河宽,但是一般用户从地图软件上获取的卫星影像都不是实时图像,因为信息量太大,是不可能做到实时更新的,很多时候,通过影像得到的河宽与真实的河宽差异较大,本发明实施例旨在解决上述问题。
本发明实施例中,会对卫星影像使用水体指数法NDWI提取水体,确定河道区域,NDWI是用遥感影像的特定波段进行归一化差值处理,以凸显影像中的水体信息,另外,在提取水体过程中也可使用MNDWI,在建筑物较少的地方使用NDWI,建筑物较多的地方使用MNDWI,MNDWI识别效果相对于NDWI效果明显好,尤其是悬浮物较多的水体。河道区域确定后,就可以计算所述河道区域的平均宽度,平均宽度即为第一河道宽度,容易理解,第一河道宽度并不是真实的河宽,需要进行修正,具体的,需要根据河道区域确定河道中心线,然后用户需要根据需求设置最小分割长度,本发明实施例会根据最小分割长度将河道中心线划分为多段,河道区域同时被划分成多个河段,计算出每一段河道的第一河段宽度;接着,用户需要输入其中某个河段的激光测距宽度,激光测距宽度是该河段的真实宽度,然后用户需要选择卫星影像上的河段,选择的河段与激光测距宽度对应的河段相同,这样就可以根据激光测距宽度和对应河段的第一河段宽度确定误差比例,根据误差比例对所述河道区域进行修正得到修正河道,修正河道与真实的河道就非常接近了,最后计算修正河道的平均宽度,得到第二河道宽度,第二河道宽度基本等同于河道的真实宽度。
如图2所示,作为本发明一个优选的实施例,所述使用水体指数法NDWI提取水体,确定河道区域,计算所述河道区域的平均宽度的步骤,具体包括:
S101,对卫星影像进行预处理,所述预处理包括去除热噪声和校正轨道信息中存在的误差;
S102,使用水体指数法NDWI提取水体,确定河道区域;
本发明实施例中,为了使得NDWI提取水体更加精准,需要对卫星影像进行预处理,所述预处理包括去除热噪声、校正轨道信息中存在的误差、采用辐射定标对影像进行辐射校正、使用Refined Lee滤波减少图像中的斑点噪声以及采用Range-Doppler校正算子完成地形校正和分贝化。预处理后,确定河道区域,然后计算所述河道区域的平均宽度,平均宽度的计算方法是基于卫星影像的水体宽度常用计算方法,后续的第一河段宽度和第二河道宽度均采用该方法,这里不再赘述。
如图3所示,作为本发明一个优选的实施例,所述根据河道区域确定河道中心线,接收最小分割长度,将河道中心线划分为多段,河道区域同时被划分成多个河段的步骤,具体包括:
S201,根据河道区域确定河道轮廓,得到两条河道曲线;
S202,接收分割点数,根据分割点数在每条河道曲线上进行打点,两条河道曲线上的点一一对应,将两个对应的点进行连线,确定连线的中心点,对所有的中心点进行拟合得到河道中心线;
S203,接收最小分割长度,使用分割线将河道中心线划分为多段,分割线贯穿河道区域,河道区域同时被划分成多个河段,分割线垂直于所述分割线与河道中心线交点的切线。
本发明实施例中,为了确定河道中心线,需要对河道区域的两侧进行描边确定河道轮廓,两侧描边的轮廓就是两条河道曲线,然后用户需要输入分割点数,本发明实施例会根据分割点数在每条河道曲线上进行打点,每条河道曲线上打点数量与分割点数相同,两条河道曲线上的点一一对应,并将两个对应的点进行连线,确定连线的中心点,对所有的中心点进行曲线拟合就会得到河道中心线,接着用户还需要输入最小分割长度,本发明实施例会使用分割线将河道中心线划分为多段,每段的长度与最小分割长度相同,所述分割线贯穿河道区域,河道区域会被划分成多个河段,分割线垂直于所述分割线与河道中心线交点的切线。
如图4所示,作为本发明一个优选的实施例,确定误差比例,根据误差比例对所述河道区域进行修正得到修正河道的步骤,具体包括:
S401,根据激光测距宽度和对应河段的第一河段宽度确定误差比例,误差比例=激光测距宽度/第一河段宽度;
S402,根据误差比例使得两条河道曲线以河道中心线为基准向内或者向外进行迁移,得到修正河道。
本发明实施例中,对河道区域进行修正时,首先需要根据激光测距宽度与对应河段的第一河段宽度的比值来确定误差比例,然后根据误差比例使得两条河道曲线以河道中心线为基准向内或者向外进行迁移,得到修正河道,当误差比例小于1时,两条河道曲线向内进行迁移;当误差比例大于1时,两条河道曲线向外进行迁移。
作为本发明一个优选的实施例,所述方法还包括:根据最小分割长度将修正河道分成多个河段,计算出每一段河道的第二河段宽度,第二河段宽度反映了对应河段的真实宽度。
如图5所示,本发明实施例还提供了一种基于卫星影像的河道宽度计算系统,所述系统包括:
河道区域确定模块100,用于接收上传的卫星影像,使用水体指数法NDWI提取水体,确定河道区域,计算所述河道区域的平均宽度,得到第一河道宽度;
河道区域分段模块200,用于根据河道区域确定河道中心线,接收最小分割长度,将河道中心线划分为多段,河道区域同时被划分成多个河段,计算出每一段河道的第一河段宽度;
测距宽度上传模块300,用于接收某一段河流的激光测距宽度,接收用户选择的卫星影像上的河段,所述激光测距宽度为所述河段的真实宽度;
河道区域修正模块400,用于根据激光测距宽度和对应河段的第一河段宽度确定误差比例,根据误差比例对所述河道区域进行修正得到修正河道,计算修正河道的平均宽度,得到第二河道宽度。
本发明实施例中,会对卫星影像使用水体指数法NDWI提取水体,确定河道区域,NDWI是用遥感影像的特定波段进行归一化差值处理,以凸显影像中的水体信息,河道区域确定后,就可以计算所述河道区域的平均宽度,平均宽度即为第一河道宽度,容易理解,第一河道宽度并不是真实的河宽,需要进行修正,具体的,需要根据河道区域确定河道中心线,然后用户需要根据需求设置最小分割长度,本发明实施例会根据最小分割长度将河道中心线划分为多段,河道区域同时被划分成多个河段,计算出每一段河道的第一河段宽度;接着,用户需要输入其中某个河段的激光测距宽度,激光测距宽度是该河段的真实宽度,然后用户需要选择卫星影像上的河段,选择的河段与激光测距宽度对应的河段相同,这样就可以根据激光测距宽度和对应河段的第一河段宽度确定误差比例,根据误差比例对所述河道区域进行修正得到修正河道,修正河道与真实的河道就非常接近了,最后计算修正河道的平均宽度,得到第二河道宽度,第二河道宽度基本等同于河道的真实宽度。
如图6所示,作为本发明一个优选的实施例,所述河道区域确定模块100包括:
影像预处理单元101,用于对卫星影像进行预处理,所述预处理包括去除热噪声和校正轨道信息中存在的误差;
河道区域确定单元102,用于使用水体指数法NDWI提取水体,确定河道区域;
如图7所示,作为本发明一个优选的实施例,所述河道区域分段模块200包括:
河道曲线确定单元201,用于根据河道区域确定河道轮廓,得到两条河道曲线;
河道中心线确定单元202,用于接收分割点数,根据分割点数在每条河道曲线上进行打点,两条河道曲线上的点一一对应,将两个对应的点进行连线,确定连线的中心点,对所有的中心点进行拟合得到河道中心线;
河道区域分段单元203,用于接收最小分割长度,使用分割线将河道中心线划分为多段,分割线贯穿河道区域,河道区域同时被划分成多个河段,分割线垂直于所述分割线与河道中心线交点的切线。
如图8所示,作为本发明一个优选的实施例,所述河道区域修正模块400包括:
误差比例计算单元401,用于根据激光测距宽度和对应河段的第一河段宽度确定误差比例,误差比例=激光测距宽度/第一河段宽度;
河道迁移修正单元402,用于根据误差比例使得两条河道曲线以河道中心线为基准向内或者向外进行迁移,得到修正河道。
以上仅对本发明的较佳实施例进行了详细叙述,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
应该理解的是,虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,这些步骤可以以其它的顺序执行。而且,各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段,这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
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,所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,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。
本领域技术人员在考虑说明书及实施例处的公开后,将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本公开的真正范围和精神由权利要求指出。
Claims (9)
1.一种基于卫星影像的河道宽度计算方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
接收上传的卫星影像,使用水体指数法NDWI提取水体,确定河道区域,计算所述河道区域的平均宽度,得到第一河道宽度;
根据河道区域确定河道中心线,接收最小分割长度,将河道中心线划分为多段,河道区域同时被划分成多个河段,计算出每一段河道的第一河段宽度;
接收某一段河流的激光测距宽度,接收用户选择的卫星影像上的河段,所述激光测距宽度为所述河段的真实宽度;
根据激光测距宽度和对应河段的第一河段宽度确定误差比例,根据误差比例对所述河道区域进行修正得到修正河道,计算修正河道的平均宽度,得到第二河道宽度。
3.根据权利要求1所述的基于卫星影像的河道宽度计算方法,其特征在于,所述根据河道区域确定河道中心线,接收最小分割长度,将河道中心线划分为多段,河道区域同时被划分成多个河段的步骤,具体包括:
根据河道区域确定河道轮廓,得到两条河道曲线;
接收分割点数,根据分割点数在每条河道曲线上进行打点,两条河道曲线上的点一一对应,将两个对应的点进行连线,确定连线的中心点,对所有的中心点进行拟合得到河道中心线;
接收最小分割长度,使用分割线将河道中心线划分为多段,分割线贯穿河道区域,河道区域同时被划分成多个河段,分割线垂直于所述分割线与河道中心线交点的切线。
4.根据权利要求3所述的基于卫星影像的河道宽度计算方法,其特征在于,确定误差比例,根据误差比例对所述河道区域进行修正得到修正河道的步骤,具体包括:
根据激光测距宽度和对应河段的第一河段宽度确定误差比例,误差比例=激光测距宽度/第一河段宽度;
根据误差比例使得两条河道曲线以河道中心线为基准向内或者向外进行迁移,得到修正河道。
5.根据权利要求1所述的基于卫星影像的河道宽度计算方法,其特征在于,所述方法还包括:根据最小分割长度将修正河道分成多个河段,计算出每一段河道的第二河段宽度。
6.一种基于卫星影像的河道宽度计算系统,其特征在于,所述系统包括:
河道区域确定模块,用于接收上传的卫星影像,使用水体指数法NDWI提取水体,确定河道区域,计算所述河道区域的平均宽度,得到第一河道宽度;
河道区域分段模块,用于根据河道区域确定河道中心线,接收最小分割长度,将河道中心线划分为多段,河道区域同时被划分成多个河段,计算出每一段河道的第一河段宽度;
测距宽度上传模块,用于接收某一段河流的激光测距宽度,接收用户选择的卫星影像上的河段,所述激光测距宽度为所述河段的真实宽度;
河道区域修正模块,用于根据激光测距宽度和对应河段的第一河段宽度确定误差比例,根据误差比例对所述河道区域进行修正得到修正河道,计算修正河道的平均宽度,得到第二河道宽度。
8.根据权利要求6所述的基于卫星影像的河道宽度计算系统,其特征在于,所述河道区域分段模块包括:
河道曲线确定单元,用于根据河道区域确定河道轮廓,得到两条河道曲线;
河道中心线确定单元,用于接收分割点数,根据分割点数在每条河道曲线上进行打点,两条河道曲线上的点一一对应,将两个对应的点进行连线,确定连线的中心点,对所有的中心点进行拟合得到河道中心线;
河道区域分段单元,用于接收最小分割长度,使用分割线将河道中心线划分为多段,分割线贯穿河道区域,河道区域同时被划分成多个河段,分割线垂直于所述分割线与河道中心线交点的切线。
9.根据权利要求8所述的基于卫星影像的河道宽度计算系统,其特征在于,所述河道区域修正模块包括:
误差比例计算单元,用于根据激光测距宽度和对应河段的第一河段宽度确定误差比例,误差比例=激光测距宽度/第一河段宽度;
河道迁移修正单元,用于根据误差比例使得两条河道曲线以河道中心线为基准向内或者向外进行迁移,得到修正河道。
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2023
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- 2023-02-16 ZA ZA2023/01909A patent/ZA202301909B/en unknown
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Title |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN116051521B (zh) | 2023-08-11 |
ZA202301909B (en) | 2023-05-31 |
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