基于遥感专题解译的白洋淀湿地底部DEM构建

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2019.006

现代地质 ›› 2019, Vol. 33 ›› Issue (05): 1098-1105.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2019.006

基于遥感专题解译的白洋淀湿地底部DEM构建

王凯霖¹^,²(), 李海涛²(), 李文鹏², 李木子², 陈一超², 张宝匀³

1.中国地质大学(北京) 水资源与环境学院,北京 100083
2.中国地质环境监测院,北京 100081
3.中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊 065000

收稿日期:2018-10-23 修回日期:2019-06-27 出版日期:2019-10-26 发布日期:2019-10-28
通讯作者: 李海涛
作者简介:李海涛,男,博士,教授级高级工程师,1979年出生,水文地质学专业,主要从事水文地质调查和地下水监测方面研究工作。Email: liht@mail.cigem.gov.cn。
王凯霖,男,博士研究生,1991年出生,水文地质学专业,主要从事生态水文方面研究。Email: wangkl_cugb@163.com。
基金资助:
中国地质调查局项目“雄安新区资源环境承载能力监测和透明雄安数字平台建设”(DD20189142);“白洋淀流域和漳卫河流域平原区1∶5万水文地质调查”(DD20160239)

Construction of DEM in Baiyangdian Wetland Based on Remote Sensing Thematic Interpretation

WANG Kailin¹^,²(), LI Haitao²(), LI Wenpeng², LI Muzi², CHEN Yichao², ZHANG Baoyun³

1. School of Water Resources and Environment,China University of Geosciences,Beijing 100083,China
2. China Institute of Geo-Environmental Monitoring,Beijing 100081,China
3. Institute of Geophysical and Geochemical Exploration, Chinese Academy of Geological Sciences,Langfang,Hebei 065000,China

Received:2018-10-23 Revised:2019-06-27 Online:2019-10-26 Published:2019-10-28
Contact: LI Haitao

摘要/Abstract

摘要：

基于多时相 Landsat 遥感影像,利用适合白洋淀湿地信息提取的综合提取方法提取湿地范围。将湿地范围视为水体淹没区,淹没区的边界线视为对应地表水位高程的等高线,并根据遥感影像、高程控制点等对淀区内受人为影响的局部区域进行校正,插值生成白洋淀湿地底部的数字高程模型(DEM)。选用遥感影像和地面高程控制点对构建的数字高程模型进行验证,遥感影像验证精度在80%以上,地面控制点验证误差在±0.5 m以内的点达到80%。这种由一系列遥感影像提取等高线生成数字高程模型的方法可以弥补白洋淀湿地内数字高程信息不足的缺陷,对于提高白洋淀湿地的水均衡计算和构建湖泊与地下水耦合模型的精度有着重要意义。

关键词: Landsat影像, 白洋淀湿地, 淹没区, 等高线, 数字高程模型

Abstract:

Based on multi-temporal Landsat Remote Sensing imaging, a synthetic method suitable for extracting Baiyangdian Wetland was used. Considering the wetland range as the submerged area, and its boundary line is regarded as the contour line of the surface water level. According to remote sensing images, elevation control points, the regions affected by human activities in wetlands are adjusted, and the Digital Elevation Model (DEM) of the Baiyangdian Wetland is generated by interpolation. Through verifying the remote sensing images and ground elevation control points, the DEM accuracy is estimated to be over 80%, and the verifying error of the ground control point (-0.5 m to 0.5 m) reaches 80%. The DEM extraction from a series of remote sensing images can make up the defects of insufficient digital elevation information in the Baiyangdian Wetland. This study is important to improve the water balance calculation of the Baiyangdian wetland and the accuracy of the coupled model between the lake and groundwater.

Key words: Landsat image, Baiyangdian wetland, submerged area, contour line, Digital Elevation Model

中图分类号:

P41
P627

王凯霖, 李海涛, 李文鹏, 李木子, 陈一超, 张宝匀. 基于遥感专题解译的白洋淀湿地底部DEM构建[J]. 现代地质, 2019, 33(05): 1098-1105.

WANG Kailin, LI Haitao, LI Wenpeng, LI Muzi, CHEN Yichao, ZHANG Baoyun. Construction of DEM in Baiyangdian Wetland Based on Remote Sensing Thematic Interpretation[J]. Geoscience, 2019, 33(05): 1098-1105.

图/表 14

图1 白洋淀流域地理位置及水系概图

Fig.1 Simplified map of location and rivers of Baiyangdian watersheds

图2 DEM构建示意图

Fig.2 Schematic map of DEM construction

图3 DEM构建流程图

Fig.3 Flow chart of DEM construction

表1 选用的遥感数据(Landsat)信息

Table 1 Information of selected remote sensing data (Landsat)

时间	传感器	时间	传感器
1989年4月18日	TM	2004年4月01日	TM
1992年4月16日	TM	2007年4月10日	TM
1995年4月09日	TM	2010年4月02日	TM
1998年2月28日	TM	2015年4月16日	OLI

图4 白洋淀湿地解译结果

Fig.4 Interpreted results of the Baiyangdian wetland

图5 白洋淀地表水位过程线(据十方院水文站监测数据)

Fig.5 Curve showing the surface water level of Baiyangdian

表2 用于构建高程的遥感影像及对应时相的地表水位

Table 2 Remote sensing images for DEM construction and the corresponding surface water levels

遥感影像时间段	地表水位高程/m
1989年4月18日	7.35
1995年4月09日	6.92
1998年2月28日	6.67
2004年4月01日	5.33
2007年4月10日	5.67
2010年4月02日	6.04

图6 高水位和低水位时的重合边界线

Fig.6 Overlapped boundaries between the low and high water level surface

图7 堤内侧高程

Fig.7 Elevation of inward side of the dike

图8 冲突区示例

Fig.8 Example of the conflict zone

图9 白洋淀淀区高程

Fig.9 Bottom DEM of Baiyangdian wetland

图10 白洋淀湿地面积提取结果和构建结果

Fig.10 Results of wetland area extraction and construction in Baiyangdian

表3 选取的验证影像

Table 3 Representative verified remote sensing images

遥感影像时间段	地表水位高程/m
1992年4月16日	7.11
2015年4月16日	6.65

表4 构建DEM结果精度评价

Table 4 Accuracy assessment of the constructed DEM

年份	构建结果像元数/个	遥感提取结果像元个数/个		总精度 /%	Kappa 系数
年份	构建结果像元数/个	淹没区	非淹没区	总精度 /%	Kappa 系数
1992	淹没区	27 709	2 712	92.3	0.83
1992	非淹没区	784	14 023	92.3	0.83
2015	淹没区	25 645	4 776	84.7	0.56
2015	非淹没区	2 052	12 047	84.7	0.56
2015 (中部区域)	淹没区	14 345	1 366	92.1	0.84
2015 (中部区域)	非淹没区	378	6 094	92.1	0.84

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[1]	王凯霖, 赵凯, 李海涛, 张宝匀, 李文鹏. 基于综合识别方法的河北白洋淀湿地提取研究[J]. 现代地质, 2017, 31(06): 1294-1300.
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