水库作为一种重要的水利枢纽,对拦截洪水、保障供水、调配水资源等工作具有积极作用,也为社会经济发展和生态文明建设提供着不可忽略的助力。水库蓄水量是水库健康运行的重要指标之一,与区域的气候、湿度、降水等密切相关,研究水库蓄水量对合理地保护和利用水资源以及制定相关政策十分必要。相对于传统方法,遥感方法具有监测范围广、收集信息快和工作平台多样化等优势,而采用多源遥感能够丰富数据源,使不同遥感技术优势互补,获取比单一遥感更好的监测效果。因此,利用多源遥感进行水库蓄水量的估算具有十分重要的现实意义。传统方法主要依靠人工到现场布设各种监测仪器来获取数据,通过绘制库区地图并将其分割成等高线、三角网等来达到对水域面积的提取,上述方法不仅耗费大量的人力、物力和财力,而且水域面积的测量精度受制图精度的影响较大。传统方法所利用的仪器也常因天气恶劣和日常消耗而损坏,从而导致数据的缺失。单一遥感方法主要利用遥感技术对水库的一种参数进行提取,其它参数则采用现场调查的方式获取,这种方法研究手段单一,在同一时期,获取的可用数据少,精度相对较低。本文以丹江口水库为例,开展多源遥感水库蓄水量估算研究,能够丰富数据源,使不同遥感技术优势互补,获得比传统方法和单一遥感更好的实验效果。丹江口水库是国家一级水源保护区和国家级生态文明示范区,作为我国南水北调中线工程的水源地,保障了河南、河北、北京、天津四省市的生产和生活用水。在多源遥感水库蓄水量估算中,本文利用星载雷达高度计(RA)提取水库的遥测水位,利用优势互补的星载多光谱成像仪(MSI)和星载合成孔径雷达(SAR)提取水库的水域面积,并在数据同化技术的基础上建立了多源遥感水库蓄水量估算模型。最后,对研究成果进行软件集成,开发了一款多源遥感水库蓄水量估算系统。本文所做工作和创新总结如下:(1)多源遥感基础理论研究对多源遥感中星载RA的测高原理、星载MSI和星载SAR的成像原理进行探讨;研究多源遥感数据的预处理技术;对估算水库蓄水量的模型进行介绍和分析,其中,数据同化法计算简单、效果良好,是目前较为通用的蓄水量模型之一。(2)多源遥感水域面积同化研究星载MSI和星载SAR属于异源传感器,前者是被动成像模式,后者是主动成像模式,两者具有不同的成像机理。对于同一观测区域,两者获取影像的地物反射特性存在明显的差异,无法使用相同的方法提取水域面积。本文依据两种遥感影像的特点,利用相关算法分别提取了它们的水域面积,并对其精度进行了定量分析。另外,基于数据同化技术,构建了两者水域面积差异的定量函数关系,以SAR影像为基准,修正水域面积差异,从而为下一步估算水库的蓄水量奠定了基础。(3)多源遥感水库蓄水量估算模型的建立对多源遥感数据进行预处理,提取随时间变化的水位和水域面积。相对于单一MSI影像和SAR影像,两者同化后所得的多源遥感水域面积参与建立的“遥测水位-多源遥感水域面积”模型的R2分别提高了0.26%和0.60%,RMSE分别降低了2.63和1.29;“多源遥感水域面积-标准蓄水量”模型的R2分别提高了1.35%和0.60%,RMSE分别降低了4.36和0.94。然后,将上述两种模型进行转化,可以获得本文“多源遥感水库蓄水量估算”的定量模型。最后,以“全国水雨情网”公布的标准蓄水量为参考,评估该模型的估算精度。实验结果显示,所提模型的R2为0.99,RMSE为1.055,相对误差控制在1%以内,表明所提模型具有较高的精度,能够较为真实地反映水库蓄水量的变化情况。(4)多源遥感水库蓄水量估算系统的设计与实现本文设计并实现了多源遥感水库蓄水量估算的软件系统。该系统包括数据管理、数据处理和结果展示等功能模块,可以实现无接触地获取遥测水位、水域面积和蓄水量,具有稳定性、通用性等特点,有望应用于防汛抗旱、水库调度等领域,为管理部门科学化、高效化管理水库提供技术支撑。