星-機一體的水力幾何形態流量估算方法

王鵬飛，楊勝天，王 娟，潘天力，章四龍，鞏同梁

（1. 北京師范大學 水科學研究院，北京 100875；2. 城市水循環與海綿城市技術北京市重點實驗室，北京 100875；3. 北京師范大學 地理科學學部，北京 100875；4. 西藏自治區水利廳，西藏 拉薩 850000）

1 研究背景

水文資料是現代社會發展所需的基礎數據［1］，但很多地區因自然環境惡劣、經濟發展滯后，難以建立傳統的實測水文站，造成水文資料匱乏。為了在這些地區獲取有效的水文資料，在理論和技術方面應用遙感數據監測河流流量已開展了大量的研究［2-4］，并取得了一系列的成果［5-7］。這些成果可歸納為兩類：第一類是利用遙感觀測河流中的流量指示物，建立指示物與流量的關系，通過觀測這些指示物的變化來估算流量。如Ling等［8］選取長江中的江心洲，利用長序列遙感數據獲取江心洲不同時期的出露面積，建立“島嶼面積-徑流”的關系曲線監測長江流量變化。此類方法的主要限制是在實際應用中難以找到理想的流量指示物。另一類是利用遙感觀測河流水面寬度、水位、河道坡度、波紋等表征河流水力幾何形態的對象，并利用水力學方程估算流量。如Huang等［7］在雅魯藏布江上游段，應用遙感觀測河寬與水深，通過改進的曼寧公式計算斷面流量。相比第一類方法，因水力幾何形態參數廣泛存在于河流中且更容易獲取，因此第二類方法具有更大的推廣應用價值［9-12］。

圍繞如何利用水力幾何形態估算流量問題，Leopold 和Maddock［13］提出了水力幾何形態與流量的關系式，為利用河流水力特性估算流量奠定了算法基礎。……