综合机载LiDAR与高分辨率遥感数据的河道水力参数提取

发布时间：2020-07-27 19:45

【摘要】：河道水力参数的提取和明渠水力数值模拟是洪水预报和河道水力模拟的基础。水力参数快速准确的测定是水力模拟亟待解决的关键问题,野外实测工作量大,效率低,采样密度有限。LiDAR数据提供高精度的河道数字表面模型,有效弥补了野外工作的不足,为河道水力参数的计算提供了一种新手段。论文以新河为研究区域,通过对机载LiDAR、地面三维激光扫描仪和高分一号数据进行预处理,反演植被高度和覆盖度,进而计算河道水力参数,在TUFLOW模型的平台上,探讨分析其对河道水文模拟结果产生的影响。研究内容主要分为四部分。(1)数据预处理。研究中获取了实验区机载LiDAR数据,河道附近等重点区域地面三维激光扫描数据,通过点云拼接、校正、粗差点去除、自适应TIN滤波、点云插值等处理,实现了地面点与非地面点数据的精确分类,获取了实验区的DEM、DSM以及nDSM数据,用于后续的水力参数提取及水文模拟。(2)植被高度和覆盖度反演。论文以全站仪实测树高为参考,分析了机载LiDAR获取树高的误差。通过回归分析建立了机载LiDAR植被高度的反演模型,模型的平均相对误差为5.778%,相关系数R2为0.9854;利用高分一号遥感影像计算不同地物的NDVI值,进而采用二分模型实现了植被覆盖度的反演。(3)河道水力参数的提取。基于遥感数据分类,植被高度和覆盖度信息,利用本文方法建立了河道糙度的计算方法。通过地面激光扫描仪和机载LiDAR分别获取河道断面,以地面激光扫描仪获取的断面信息为参考,分析了机载LiDAR获取的断面中心线高程、水力半径以及截面积的误差大小,对误差来源进行了分析,提出采用地面三维扫描河道数据作为补充,以减小河道水力参数的提取误差。(4)河道水力模型的模拟。论文以机载LiDAR和地面三维激光扫描仪融合后的DEM,河道糙率值和水力半径为基础数据,在2D TUFLOW水力模型上进行了河道水深、流速等的模拟,分析了传统经验法和论文建立的方法获取的糙率值对河道水力模拟的影响。
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV133

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本文编号：2772292