黃河下游河勢遙感監(jiān)測技術(shù)研究

內(nèi)容概要

　　《水科學(xué)前沿學(xué)術(shù)叢書：黃河下游河勢遙感監(jiān)測技術(shù)研究》共有12章，介紹了黃河下游水沙、工程及河勢關(guān)系等水業(yè)務(wù)知識，闡述了河勢監(jiān)測要素及遙感監(jiān)測作業(yè)流程；討論了河道水域、水域邊線、河道主溜（線）等關(guān)鍵要素的檢測技術(shù)和方法：介紹了畸型河灣平面扭曲變形監(jiān)測及河灣法向角概念，探討了藕節(jié)河道變化定量分析方法以及河段河相監(jiān)測和河段沖淤變化監(jiān)測中遙感信息與水文觀測信息結(jié)合應(yīng)用的嘗試。　　本書可供水利行業(yè)遙感應(yīng)用人員參考，也可作為相關(guān)專業(yè)碩士研究生參考用書。

作者簡介

劉學(xué)工，男，教高，西北工業(yè)大學(xué)客座教授，博士生導(dǎo)師，河海大學(xué)碩士生導(dǎo)師。1983年黃河職工大學(xué)陸地水文專業(yè)畢業(yè)，1992年獲南京航空航天大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位，1997年獲得天津大學(xué)管理學(xué)碩士，2004年留學(xué)荷蘭國際水院（IHE）獲水信息學(xué)碩士。1991年1—6月美國亞利桑那州立大學(xué)訪問學(xué)者，1994年9～11月芬蘭赫爾辛基國際項目設(shè)計，2000年9月～2001年4月加拿大西安大略大學(xué)高訪，2003年7月～2004年7月加拿大工作簽證國際合作。1976年在利津黃河河務(wù)局參加工作，現(xiàn)任黃河水利委員會信息中心遙感處長，中國地理學(xué)會環(huán)境遙感分會常務(wù)理事，《遙感學(xué)報》編委會成員。先后從事過洪水預(yù)報、防洪調(diào)度、防洪減災(zāi)、信息技術(shù)、遙感應(yīng)用等工作，早期參加聯(lián)合國科教文（UNDP）技術(shù)援助項目，曾任中芬合作黃河防洪減災(zāi)系統(tǒng)項目技術(shù)協(xié)調(diào)，主持完成中加合作黃河下游洪水遙感監(jiān)測及水管理優(yōu)化研究、中澳合作黃河大型灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水管理研究等多項國際合作項目，參加多項國家科技攻關(guān)項目、科技支撐計劃項目、公益性專項項目等，項目成果獲得黃委科技進步一等獎2項、二等獎2項，先后發(fā)表學(xué)術(shù)論文60余篇，其中EI摘引3篇。 張艷寧，女，博士，教授，博士生導(dǎo)師，1988年畢業(yè)于大連理工大學(xué)電子工程系，1993年和1996年在西北工業(yè)大學(xué)電子工程系和航海學(xué)院分別獲碩士和博士學(xué)位，1996～1999年在西安電子科技大學(xué)雷達信號處理國防科技重點實驗室從事博士后研究，1999～2001年在西北工業(yè)大學(xué)計算機系從事二站博士后研究同時任教，2000年5～11月在香港中文大學(xué)做高級訪問學(xué)者，2001年9～11月在悉尼大學(xué)做高級訪問學(xué)者。現(xiàn)為西北工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院教授，軟件與微電子學(xué)院副院長，計算機學(xué)院副院長，陜西省語音與圖像信息處理重點實驗室主任，兼任中國體視學(xué)會常務(wù)理事及圖像分析分會常務(wù)副主任，中國圖像圖形學(xué)學(xué)會理事，中國人工智能學(xué)會理事，陜西省信號處理學(xué)會常務(wù)副理事長。一直從事信號與信息處理、圖像處理、模式識別與計算機視覺研究。主持承擔(dān)并完成了包括“863”項目、國家自然基金、國防基礎(chǔ)研究、總裝預(yù)研、省部委基金和橫向科研課題50余項。研究成果已獲得省部級科技進步二等獎4項、三等獎2項，共發(fā)表學(xué)術(shù)論文200余篇，其中被SCI、EI摘引175篇。2001年獲陜西省第三屆青年科技獎，2002年獲陜西省“三秦巾幗十杰”稱號，2004年獲“全國三八紅旗手”稱號，2005年獲陜西省優(yōu)秀博士后稱號，和教育部“新世紀優(yōu)秀人才支持計劃”資助。

書籍目錄

序 前言 Preface 第一章黃河下游河道及河勢演變 第一節(jié)黃河下游水沙特性 第二節(jié)黃河下游河道狀況 第三節(jié)黃河下游防洪工程 第四節(jié)黃河下游河勢演變 第五節(jié)黃河下游河勢與防洪安全 本章小結(jié) 第二章河勢遙感監(jiān)測內(nèi)容及流程 第一節(jié)河勢變化及監(jiān)測要素 第二節(jié)黃河下游河勢人工查勘 第三節(jié)下游河勢遙感監(jiān)測流程 本章小結(jié) 第三章遙感圖像預(yù)處理及目視解譯 第一節(jié)遙感圖像校正處理 第二節(jié)遙感圖像增強處理 第三節(jié)河勢遙感監(jiān)測目視解譯 本章小結(jié) 第四章下游河道水面遙感監(jiān)測 第一節(jié)河道水域檢測方法 第二節(jié)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)水域檢測應(yīng)用 第三節(jié)河道水域邊線檢測方法 第四節(jié)形態(tài)學(xué)水域邊線檢測應(yīng)用 本章小結(jié) 第五章河道主溜表象及光譜特征 第一節(jié)黃河下游河道主溜特性 第二節(jié)河道主溜表象觀測實驗 第三節(jié)下游河道主溜表象特征及經(jīng)驗分析 第四節(jié)下游河道水體光譜特性 第五節(jié)衛(wèi)星圖像主溜光譜分析 本章小結(jié) 第六章河道主溜多光譜圖像檢測 第一節(jié)主溜線多光譜圖像的檢測流程 第二節(jié)基于極值分析的主溜線檢測 第三節(jié)基于偏度分析的主溜線檢測 第四節(jié)DTCC主溜檢測的算法研究 第五節(jié)光譜相似空間連續(xù)主溜線的檢測 第六節(jié)基于區(qū)域解混的主溜線檢測 本章小結(jié) 第七章河道主溜SAR圖像檢測 第一節(jié)SAR圖像主溜特征分析 第二節(jié)主溜線SAR圖像檢測流程 第三節(jié)SAR圖像增強與檢測算法 第四節(jié)主溜線sAR圖像檢測方法 第五節(jié)主溜線檢測步驟與應(yīng)用 本章小結(jié) 第八章畸形河灣變化遙感監(jiān)測 第一節(jié)黃河下游河道畸形河灣及演變 第二節(jié)黃河下游河道河灣要素 第三節(jié)畸形河灣平面形態(tài)監(jiān)測步驟 第四節(jié)歐坦畸形河灣遙感監(jiān)測分析 第五節(jié)畸灣要素與畸形河勢演變相關(guān)性 第六節(jié)調(diào)水調(diào)沙對畸形河灣調(diào)整分析 本章小結(jié) 第九章藕節(jié)河道變化遙感監(jiān)測 第一節(jié)黃河下游藕節(jié)河道分布 第二節(jié)下游藕節(jié)河道平面形態(tài)監(jiān)測 第三節(jié)下游藕節(jié)河段平面形態(tài)對比分析 第四節(jié)下游藕節(jié)河段變化定量監(jiān)測初探 第五節(jié)藕節(jié)河段變化監(jiān)測討論 本章小結(jié) 第十章河段河相變化遙感監(jiān)測 第一節(jié)斷面河相系數(shù)的研究及應(yīng)用 第二節(jié)基于遙感圖像的河段河相系數(shù) 第三節(jié)河段河相系數(shù)應(yīng)用研究 第四節(jié)河段河相系數(shù)的分析討論 本章小結(jié) 第十一章河段沖淤變化遙感監(jiān)測 第一節(jié)河段沖淤變化的分析思路及方法 第二節(jié)花園口一高村河段變化的分析 本章小結(jié) 第十二章主溜線遙感檢測軟件研發(fā) 第一節(jié)主溜線提取軟件框架設(shè)計 第二節(jié)軟件功能界面設(shè)計 第三節(jié)主溜線提取模塊設(shè)計 第四節(jié)主溜線軟件應(yīng)用舉例 后記

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   二、黃河下游河勢監(jiān)測要素 分析河勢變化影響因素，來水來沙條件和邊界條件決定了河勢監(jiān)測的要素包括水流要素和邊界要素，考慮到防洪的實際需求，河勢監(jiān)測要素可分析歸納為：動態(tài)跟蹤監(jiān)測要素、定界監(jiān)測要素、特定監(jiān)測要素。 1.動態(tài)跟蹤監(jiān)測要素 動態(tài)跟蹤監(jiān)測要素主要包括：河道主槽、水域、水邊線、主溜線、漢流、串溝和心灘等，這些監(jiān)測要素隨來水來沙條件變化而變化，是防洪決策的重要信息，尤其是河道主溜線是河勢監(jiān)測過程中動態(tài)跟蹤的關(guān)鍵內(nèi)容。 （1）河道主槽，即中水情況下河槽或河床，也稱為“基本河槽”或“基本河床”。上游來水，一方面將攜帶大量泥沙堆積在河槽中；一方面又不斷沖蝕，維持一個深槽。由于中水較洪水持續(xù)時間長，中水又較枯水的流速大，所以在中水時能維持一個較明顯的深槽，這樣的深槽稱為河道主槽。主槽的邊界往往就是嫩灘的邊界線，利用遙感圖像結(jié)合野外現(xiàn)場信息可以識別河道主槽位置。 （2）水域，包括河槽水體和灘區(qū)水體的區(qū)域。灘區(qū)水體區(qū)域的監(jiān)測，一方面用于灘區(qū)災(zāi)情分析，同時，跟蹤監(jiān)測河道水體是否與灘區(qū)死水區(qū)連通，密切注意橫河河勢的發(fā)生。 （3）水邊線，隨來水來沙情況變化的河勢信息。在河勢監(jiān)測作業(yè)中，為了分析方便，水邊線是河槽水體區(qū)域的邊線。 （4）主溜線，隨來水來沙情況變化的最關(guān)鍵信息，是河勢圖的“靈魂”。主溜線是河流沿程各橫斷面中最大垂線平均流速所在點的連線，是河道水流動力軸線，反映了水流最大動量所在的位置（王興奎，2002）。實際上，主溜線是河道主溜帶的概括，是描述河道主溜與工程相互關(guān)系的工作線。主溜線遙感圖像識別最為困難，也是本書中討論的重點。 （5）汊流，又稱汊河，是指河流被沙洲分成兩股或多股的水流。汊河有兩汊及多汊之分。在河面放寬處，流速變緩，水流挾沙力減弱，泥沙容易淤積形成潛灘，在水位降落潛灘出露時，就成為河心灘，水流也隨之分為兩股或多股而形成汊河。遙感監(jiān)測中通過水邊線檢測識別河道汊流情況。 （6）串溝，指水流在灘面上沖蝕形成的溝槽。黃河下游較固定灘地上的串溝多與堤河相連，洪水漫灘，則順串溝直沖大堤，甚或奪溜而改變大河流路。通過水域及水域邊線識別串溝信息。 （7）心灘，指河槽中與兩岸不相連結(jié)，在中水時出露的沙灘，如同河中島嶼一般。遙感監(jiān)測中通過水域邊線識別心灘的分布情況。 2.定界監(jiān)測要素 定界監(jiān)測要素是指那些較長期內(nèi)固定不變的邊界要素，包括河道控導(dǎo)工程、險工、護灘工程、節(jié)點及天然邊界（如天然山彎、膠泥嘴）等，以及河道內(nèi)阻水物和過河建筑物，如鐵橋、公路橋和浮橋等。這些要素可變的內(nèi)容多為人類活動，一般每年監(jiān)測一次。 （1）控導(dǎo)工程，為約束主溜擺動范圍、護灘保堤，引導(dǎo)主溜沿設(shè)計治導(dǎo)線下泄，在凹岸一側(cè)的灘岸上按設(shè)計的工程位置線修建的丁壩、垛、護岸工程等，這些工程稱為控導(dǎo)工程。 （2）險工，為了保護黃河大堤安全而修建的工程。 （3）護灘工程，為了防止塌灘而在灘岸線上修建的工程。 （4）節(jié)點及天然邊界，黃河下游兩岸由于邊界條件復(fù)雜、組成物質(zhì)不均勻，抗沖性能差別很大，加上一些人工建筑物及天然山嘴的影響，河道呈現(xiàn)寬窄相間的藕節(jié)狀形態(tài)。窄深河段對河勢變化具有較大的制約作用，成為河流的節(jié)點。河勢的擺動受天然節(jié)點的制約，在天然節(jié)點處，河槽寬度較窄，擺動幅度較小。

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