基于Landsat8和DEM的老龙口水库库容遥感分析方法研究

张磊　朱济帅　张桂良　李飞龙

摘 要：本研究采用多期Landsat8 OLI影像数据结合数字高程模型（DEM）的方法对吉林省珲春市老龙口水库2015～2017年的库容变化进行定量分析，并利用已知的库容量对研究结果进行校验。

关键词：老龙口水库；库容；遥感分析；Landsat8；DEM

中图分类号：P237 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）32-0120-02

Abstract： This research adopts the method of multi-period Landsat8 OLI image data and digital elevation model （DEM） to quantitatively analyze the reservoir capacity change of Laolongkou Reservoir from 2015 to 2017 in Hunchun City， Jilin Province， and uses the known reservoir capacity to verify the research results.

Keywords： Laolongkou Reservoir； reservoir capacity； remote sensing analysis； Landsat 8； DEM

1 概述

水库是用来防洪灌溉、蓄水发电的水利工程建筑物，它的建立对水资源的管理利用有重要意义。水库建成以后，由于多种原因的影响，其库容是动态变化的，快速、实时、高效获取库容信息有重要意义。

2 研究区概况和数据源

2.1 研究区概况

老龙口水库（42°55′～42°59′N，130°37′～130°45′E）位于吉林省珲春市珲春河干流（如图1、2所示），距离市区约30公里。

2.2 数据源

遥感影像数据：Landsat8卫星数据覆盖范围广，分辨率适中（分辨率为30m）且方便获取；考虑到东北地区冬季时间持续较长，水体长期处于冻结状态，本研究从地理空间数据云和美国地质勘查局（USGS）网站收集了2015-2017年间5-10月份影像质量良好的老龙口水库Landsat8 OLI数据。

3 研究方法

3.1 水体信息提取

本研究选择采用改进归一化差异水体指数（Modified Normalized Difference Water Index，MNDWI）法，通过设置阈值来提取水体信息。MNDWI能更好增强水陆反差，揭示水体的细微特征，且容易区分阴影和水体。

式中：GREEN为绿光波段，MIR为中红外波段，分别对应Landsat8 OLI影像的3、6波段。

本研究用公式（1）对影像进行处理，增强水体信息，对处理后的影像进行目视识别，选取合适的阈值提取水体。

3.2 库容计算数学模型

目前对水库库容进行计算的方法主要有积分法和均值法，其主要数学模型如下：