【摘 要】
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湖泊作为全球水资源的重要组成部分,湖泊蓄水量变化反映着区域气候变化和生态平衡状况,也深刻影响着人类生存与社会经济发展,开展湖泊蓄水量监测对实现湖泊水资源监测、管理与可持续利用具有重要参考意义。湖泊蓄水量地面监测方法主要是基于水文站进行水位监测,并进一步基于库容曲线进行推算湖泊蓄水量,但目前还存在大量湖泊缺乏地面观测。基于遥感水体面积和水位、基于地形数据的湖泊蓄水量监测方法具有观测范围广、监测成本低
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湖泊作为全球水资源的重要组成部分,湖泊蓄水量变化反映着区域气候变化和生态平衡状况,也深刻影响着人类生存与社会经济发展,开展湖泊蓄水量监测对实现湖泊水资源监测、管理与可持续利用具有重要参考意义。湖泊蓄水量地面监测方法主要是基于水文站进行水位监测,并进一步基于库容曲线进行推算湖泊蓄水量,但目前还存在大量湖泊缺乏地面观测。基于遥感水体面积和水位、基于地形数据的湖泊蓄水量监测方法具有观测范围广、监测成本低和周期性重访等优势,已广泛应用于湖泊蓄水量监测。随着高分七号卫星的发射运行,我国立体测图正式进入亚米级时代,基于GF-7 DLC影像数据,能够实现高空间分辨率的地表高程模型提取,GF-1/6卫星的组网运行可以实现高时间频率的湖泊面积动态监测,GF-1/6/7号卫星影像在湖泊蓄水量监测中具有应用潜力。为提高无地面观测湖泊蓄水量时空变化遥感监测能力,本文基于GF-1/6/7和ICEsat-2等多源数据开展无地面观测湖泊蓄水量遥感监测技术研究与应用,主要研究结论如下:（1）提出了基于高分1/6/7号卫星的无地面观测湖泊蓄水量监测技术框架与模型本文构建了基于GF-1/6/7卫星影像和ICESat-2测高数据的湖泊蓄水量多源数据协同监测技术框架,用于对无地面观测地区湖泊开展蓄水量变化监测。该技术框架通过联合GF-1/6提取湖泊水体面积数据、ICESat-2测高水位数据和GF-7 DSM数据构建无地面观测湖泊蓄水量遥感监测模型,利用GF-7 DSM构建DSM获取时间湖泊水体面积以上湖泊蓄水量遥感监测模型,利用GF-1/6提取水体面积和ICESat-2测高水位数据补充构建历史最低水体面积至GF-7监测水体面积区间内湖泊蓄水量遥感监测模型。本文通过多源数据协同优势互补,提升了无地面观测湖泊蓄水量时空变化遥感监测能力。（2）对GF-7 DLC影像覆盖能力与GF-7 DSM数据精度进行了评价GF-7号卫星能够为湖泊蓄水量监测提供基础数据。GF-7 DLC影像能够覆盖我国绝大多数湖泊,按照云量条件小于10%进行影像筛选时,可消除大部分无效影像并最大限度的保留有效影像。GF-7 DSM地形数据的精度能满足湖泊蓄水量模型构建的要求,并且,基于GF-7 DSM数据构建的湖泊蓄水量模型估算精度优于基于遥感水体面积和测高水位构建的湖泊蓄水量模型,在数据条件允许的情况下,应优先选择GF-7 DSM数据进行湖泊蓄水量模型构建,以保证湖泊蓄水量估算精度。（3）基于高分1/6/7号卫星影像数据进行了黄河上游湖泊蓄水量监测模型构建与应用本文将基于GF-1/6/7卫星影像进行无地面观测湖泊蓄水量监测的技术框架应用于黄河流域上游,对该区域2018年至2021年间的湖泊蓄水量变化情况进行估算分析,结果表明,黄河流域上游湖泊蓄水量整体呈增加趋势且具有明显的季节性变化特征。本文在对GF-7 DLC影像覆盖能力与GF-7 DSM数据精度进行评价的基础上,提出了基于GF-1/6/7卫星的无地面观测湖泊蓄水量监测技术,通过将基于遥感水体面积和测高水位的湖泊蓄水量监测方法和基于地形数据的湖泊蓄水量监测方法进行结合,不仅能够扩展湖泊蓄水量监测范围,也提升了湖泊蓄水量监测精度。在黄河流域上游的应用成果表明,本文提出的技术框架与湖泊蓄水量模型构建方法具有可行性、适用性,对无地面观测地区湖泊蓄水量变化监测具有一定的应用价值。
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