基于图像解译技术的水土保持监测方法

摘要

本发明涉及基于图像解译技术的水土保持监测方法，属于水土保持监督技术领域；依次通过水库水位、水电站水库沿岸轮廓图像、水电站水库沿岸细节图像来判断水电站是否发生水土流失，并通过水电站水库底部的冲砂闸对水电站水库底部淤积的泥沙进行排出，避免水土流失导致的大量泥沙流入淤积水库底部，使得下游不会成为危险的地上悬河，极大地降低了水库事故发生率；并通过水土保持措施长期从根本上来解决水电站水土流失问题。

权利要求

1.基于图像解译技术的水土保持监测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：获取水电站水库的实时水位数据，获取水电站水库在正常情况下的历史水位数据；

判断所述实时水位数据与所述历史水位数据是否匹配，若是，则结束，否则，进入步骤S2；

S2：通过遥感获取水电站水库沿岸的实时轮廓图像数据，获取水电站水库沿岸在正常情况下的历史轮廓图像数据；判断所述实时轮廓图像数据与所述历史轮廓图像数据是否匹配，若是，则结束，否则，进入步骤S3；

S3：通过无人机获取水电站水库沿岸的实时细节图像数据，获取水电站水库沿岸在正常情况下的历史细节图像数据；判断所述实时细节图像数据与所述历史细节图像数据是否匹配，若是，则结束，否则，进行步骤S4和步骤S6；

S4：通过遥控机器获取水电站水库底部的实时泥沙信息，获取水电站水库底部在正常情况下的历史泥沙信息；判断所述实时泥沙信息与所述历史泥沙信息是否匹配，若是，则结束，否则，进行步骤S5；

S5：通过水电站水库底部的冲砂闸对水电站水库底部淤积的泥沙进行排出，并进行实时监测和检验；

S6：根据水电站水库沿岸的实时细节图像数据制定针对其水土流失的水土保持措施，并对所述水土保持措施进行实时监测和检验。

2.如权利要求1所述的基于图像解译技术的水土保持监测方法，其特征在于，在步骤S5中，根据水电站水库底部的实时泥沙信息和冲砂闸的实际排量信息制定泥沙排出方案，所述泥沙排出方案以时间线为基准，以泥沙刚开始排出时为时间起点，所述时间线中的每一个时间点都对应一个标准泥沙排出量信息。

3.如权利要求2所述的基于图像解译技术的水土保持监测方法，其特征在于，从泥沙刚开始排出时为时间起点开始计时，在所述冲砂闸处获取实时泥沙排出量信息，所述实时泥沙排出量信息对应一个实时计时信息，通过所述实时计时信息匹配到所述时间线中并获得对应的所述标准泥沙排出量信息，将所述实时泥沙排出量信息与所述标准泥沙排出量信息进行对比判断，若二者不匹配，则判断泥沙排出方案实施异常。

4.如权利要求3所述的基于图像解译技术的水土保持监测方法，其特征在于，当判断泥沙排出方案实施异常时，水电站泥沙排出现场进行异常报警并且通过无线通信方式将异常情况传输至水电站远程监控中心。

5.如权利要求4所述的基于图像解译技术的水土保持监测方法，其特征在于，水电站泥沙排出现场的工作人员确认无异常后，重新进入步骤S4。

6.如权利要求1所述的基于图像解译技术的水土保持监测方法，其特征在于，在步骤S6中，根据水电站水库底部的实时细节图像数据和实时水土修复图像信息制定所述水土保持措施，所述水土保持措施以时间线为基准，以刚开始实施时为时间起点，所述时间线中的每一个时间点都对应一个标准水土修复图像信息。

7.如权利要求6所述的基于图像解译技术的水土保持监测方法，其特征在于，从所述水土保持措施刚开始实施时为时间起点开始计时，获取实时水土修复图像信息，所述实时水土修复图像信息对应一个实际计时信息，通过所述实际计时信息匹配到所述时间线中并获得对应的所述标准水土修复图像信息，将所述实时水土修复图像信息与所述标准水土修复图像信息进行对比判断，若二者不匹配，则判断所述水土保持措施实施异常。

8.如权利要求7所述的基于图像解译技术的水土保持监测方法，其特征在于，当判断所述水土保持措施实施异常时，通过无线通信方式将异常情况传输至水电站远程监控中心。

9.如权利要求8所述的基于图像解译技术的水土保持监测方法，其特征在于，水电站派出的工作人员确认无异常后，重新进入步骤S3。

说明书

基于图像解译技术的水土保持监测方法

技术领域

[0001] 本发明属于水土保持监督技术领域，具体涉及基于图像解译技术的水土保持监测方法。

背景技术

[0002] 水电站是将水能转换为电能的综合工程设施，它包括为利用水能生产电能而兴建的一系列水电站建筑物及装设的各种水电站设备，现有的水电站都是利用河流、湖泊水能
的常规水电站。存在水电工程开发规模巨大，对项目区生态环境损伤强烈，水土流失严重等
问题。

[0003] 因此，现阶段需设计基于图像解译技术的水土保持监测方法,来解决以上问题。

发明内容

[0004] 本发明目的在于提供基于图像解译技术的水土保持监测方法，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，如：电工程开发规模巨大，对项目区生态环境损伤强烈，水土流失
严重等问题。

[0005] 为实现上述目的，本发明的技术方案是：

[0006] 基于图像解译技术的水土保持监测方法，包括以下步骤：

[0007] S1：获取水电站水库的实时水位数据，获取水电站水库在正常情况下的历史水位数据；判断所述实时水位数据与所述历史水位数据是否匹配，若是，则结束，否则，进入步骤
S2；

[0008] S2：通过遥感获取水电站水库沿岸的实时轮廓图像数据，获取水电站水库沿岸在正常情况下的历史轮廓图像数据；判断所述实时轮廓图像数据与所述历史轮廓图像数据是
否匹配，若是，则结束，否则，进入步骤S3；

[0009] S3：通过无人机获取水电站水库沿岸的实时细节图像数据，获取水电站水库沿岸在正常情况下的历史细节图像数据；判断所述实时细节图像数据与所述历史细节图像数据
是否匹配，若是，则结束，否则，进行步骤S4和步骤S6；

[0010] S4：通过遥控机器获取水电站水库底部的实时泥沙信息，获取水电站水库底部在正常情况下的历史泥沙信息；判断所述实时泥沙信息与所述历史泥沙信息是否匹配，若是，
则结束，否则，进行步骤S5；

[0011] S5：通过水电站水库底部的冲砂闸对水电站水库底部淤积的泥沙进行排出，并进行实时监测和检验；

[0012] S6：根据水电站水库沿岸的实时细节图像数据制定针对其水土流失的水土保持措施，并对所述水土保持措施进行实时监测和检验。

[0013] 进一步的，在步骤S5中，根据水电站水库底部的实时泥沙信息和冲砂闸的实际排量信息制定泥沙排出方案，所述泥沙排出方案以时间线为基准，以泥沙刚开始排出时为时
间起点，所述时间线中的每一个时间点都对应一个标准泥沙排出量信息。

[0014] 进一步的，从泥沙刚开始排出时为时间起点开始计时，在所述冲砂闸处获取实时泥沙排出量信息，所述实时泥沙排出量信息对应一个实时计时信息，通过所述实时计时信
息匹配到所述时间线中并获得对应的所述标准泥沙排出量信息，将所述实时泥沙排出量信
息与所述标准泥沙排出量信息进行对比判断，若二者不匹配，则判断泥沙排出方案实施异
常。

[0015] 进一步的，当判断泥沙排出方案实施异常时，水电站泥沙排出现场进行异常报警并且通过无线通信方式将异常情况传输至水电站远程监控中心。

[0016] 进一步的，水电站泥沙排出现场的工作人员确认无异常后，重新进入步骤S4。

[0017] 进一步的，在步骤S6中，根据水电站水库底部的实时细节图像数据和实时水土修复图像信息制定所述水土保持措施，所述水土保持措施以时间线为基准，以刚开始实施时
为时间起点，所述时间线中的每一个时间点都对应一个标准水土修复图像信息。

[0018] 进一步的，从所述水土保持措施刚开始实施时为时间起点开始计时，获取实时水土修复图像信息，所述实时水土修复图像信息对应一个实际计时信息，通过所述实际计时
信息匹配到所述时间线中并获得对应的所述标准水土修复图像信息，将所述实时水土修复
图像信息与所述标准水土修复图像信息进行对比判断，若二者不匹配，则判断所述水土保
持措施实施异常。

[0019] 进一步的，当判断所述水土保持措施实施异常时，通过无线通信方式将异常情况传输至水电站远程监控中心。

[0020] 进一步的，水电站派出的工作人员确认无异常后，重新进入步骤S3。

[0021] 与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：

[0022] 本方案的一个创新点在于，依次通过水库水位、水电站水库沿岸轮廓图像、水电站水库沿岸细节图像来判断水电站是否发生水土流失，并通过水电站水库底部的冲砂闸对水
电站水库底部淤积的泥沙进行排出，避免水土流失导致的大量泥沙流入淤积水库底部，使
得下游不会成为危险的地上悬河，极大地降低了水库事故发生率；并通过水土保持措施长
期从根本上来解决水电站水土流失问题。

附图说明

[0023] 图1为本申请实施例的步骤流程示意图。

具体实施方式

[0024] 下面结合本发明的附图1，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的
实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都
属于本发明保护的范围。

[0025] 实施例：

[0026] 如图1所示，因此提出基于图像解译技术的水土保持监测方法，包括以下步骤：

[0027] S1：获取水电站水库的实时水位数据，获取水电站水库在正常情况下的历史水位数据；判断所述实时水位数据与所述历史水位数据是否匹配，若是，则结束，否则，进入步骤
S2；该步骤可以监测水电站水库的水位是否异常。其中，上述的历史水位数据是指水电站水
库在历史过程中没有发生水土流失、生态环境正常的情况下的水位数据，当水电站水库的
实时水位数据出现与历史水位数据不匹配时，则水电站水库存在水土流失而导致水位异常
的可能性。其中，实时水位数据与历史水位数据之间的匹配是指：水电站水库在正常情况下
的历史水位数据是一个水位数据值范围，实时水位满足这个水位数据值范围时，记为实时
水位数据与历史水位数据匹配。

[0028] S2：通过遥感获取水电站水库沿岸的实时轮廓图像数据，获取水电站水库沿岸在正常情况下的历史轮廓图像数据；判断所述实时轮廓图像数据与所述历史轮廓图像数据是
否匹配，若是，则结束，否则，进入步骤S3；当监测到水电站水库的水位异常时，通过水电站
水库沿岸的实时轮廓图像数据来判断是否存在水电站水库沿岸水土流失的可能性。其中，
历史轮廓图像数据是指水电站水库沿岸没有发生水土流失、生态环境正常的情况下的轮廓
图像数据，当水电站水库的实时轮廓图像数据与历史轮廓图像数据不匹配时，则水电站水
库沿岸存在水土流失异常的可能性，由于轮廓图像是通过遥感监测的一个较大的范围轮廓
图像，不是清晰的细节图像，当然也可能是因为人为施工等因素导致水电站水库沿岸轮廓
图像出现偶然不匹配的可能性，因此需要更进一步的细节图像来进行佐证。其中，实时轮廓
图像数据与历史轮廓图像数据之间的匹配是指：水电站水库沿岸在正常情况下的历史轮廓
图像数据是一个由多个历史轮廓图像构成的历史轮廓图像数据集，当实时轮廓图像获取
后，在历史轮廓图像数据集中能够找到与实时轮廓图像相同的历史轮廓图像，则记为实时
轮廓图像数据与历史轮廓图像数据匹配。

[0029] S3：通过无人机获取水电站水库沿岸的实时细节图像数据，获取水电站水库沿岸在正常情况下的历史细节图像数据；判断所述实时细节图像数据与所述历史细节图像数据
是否匹配，若是，则结束，否则，进行步骤S4和步骤S6；当判断到水电站水库沿岸可能存在水
土流失时，通过水电站水库沿岸的实时细节图像数据来判断水电站水库沿岸发生水土流失
的确定性。根据实时轮廓图像数据定位到出现异常的局部位置，控制无人机到目标的局部
位置进行细节图像的实时采集获取，从而通过实时细节图像数据与历史细节图像数据进行
匹配可确定水电站水库沿岸的目标局部位置是否发生水土流失。其中，实时细节图像数据
与历史细节图像数据之间的匹配是指：水电站水库沿岸在正常情况下的历史细节图像数据
是一个由多个历史细节图像构成的历史细节图像数据集，当实时细节图像获取后，在历史
细节图像数据集中能够找到与实时细节图像相同的历史细节图像，则记为实时细节图像数
据与历史细节图像数据匹配。

[0030] S4：通过遥控机器获取水电站水库底部的实时泥沙信息，获取水电站水库底部在正常情况下的历史泥沙信息；判断所述实时泥沙信息与所述历史泥沙信息是否匹配，若是，
则结束，否则，进行步骤S5；当确定水电站水库沿岸发生水土流失后，通过水电站水库底部
的实时泥沙信息来判断水电站水库底部是否因为水土流失淤积泥沙。由于水电站水库沿岸
发生水土流失后，如果是属于较为严重的情况则可能造成水库底部淤积泥沙，如果是属于
轻度水土流失则不会造成水库底部淤积泥沙，所以需要对水库底部的泥沙信息进行获取和
判断，从而相关工作人员才能进行正确的应对措施。其中，实时泥沙信息与历史泥沙信息之
间的匹配是指：水电站水库底部在正常情况下的历史泥沙信息是泥沙的淤积体量范围、淤
积面积范围、淤积速度范围等，当实时泥沙信息中的淤积体量、淤积面积、淤积速度等满足
上述对应范围时，记为实时泥沙信息与历史泥沙信息匹配。

[0031] S5：通过水电站水库底部的冲砂闸对水电站水库底部淤积的泥沙进行排出，并进行实时监测和检验；

[0032] S6：根据水电站水库沿岸的实时细节图像数据制定针对其水土流失的水土保持措施，并对所述水土保持措施进行实时监测和检验。

[0033] 通过上述方案，依次通过水库水位、水电站水库沿岸轮廓图像、水电站水库沿岸细节图像（即图像解译）来判断水电站是否发生水土流失，并通过水电站水库底部的冲砂闸对
水电站水库底部淤积的泥沙进行排出，避免水土流失导致的大量泥沙流入淤积水库底部，
使得下游不会成为危险的地上悬河，极大地降低了水库事故发生率；并通过水土保持措施
长期从根本上来解决水电站水土流失问题。其中，从监测难易程度和监测成本而言，监测水
库水位更容易且成本最低（可长时间持续进行监测），监测沿岸轮廓居中，监测沿岸细节更
困难且成本最高；因此，本方案采用依次监测水库水位、沿岸轮廓、沿岸细节，可降低监测成
本、提升监测精度、适合各个现有传统水电站推广运营。

[0034] 进一步的，在步骤S5中，根据水电站水库底部的实时泥沙信息和冲砂闸的实际排量信息制定泥沙排出方案，所述泥沙排出方案以时间线为基准，以泥沙刚开始排出时为时
间起点，所述时间线中的每一个时间点都对应一个标准泥沙排出量信息。

[0035] 上述方案中，将实时泥沙信息与实际排量信息适配，并结合时间线制定泥沙排出方案，即将实时泥沙信息、实际排量信息、时间线三个元素绑定，可进一步确保泥沙排出方
案的可靠性。

[0036] 进一步的，从泥沙刚开始排出时为时间起点开始计时，在所述冲砂闸处获取实时泥沙排出量信息，所述实时泥沙排出量信息对应一个实时计时信息，通过所述实时计时信
息匹配到所述时间线中并获得对应的所述标准泥沙排出量信息，将所述实时泥沙排出量信
息与所述标准泥沙排出量信息进行对比判断，若二者不匹配，则判断泥沙排出方案实施异
常。标准泥沙排出量信息与实时泥沙排出量信息匹配是指：通过泥沙排出方案可预估泥沙
排出体量的具体情况，即标准泥沙排出量信息；当实际运行时，泥沙排出体量与预估的标准
泥沙排出量信息一致，则记为标准泥沙排出量信息与实时泥沙排出量信息匹配。

[0037] 上述方案中，以时间线为基准，将实时泥沙排出量信息与标准泥沙排出量信息进行对比，可实时监控泥沙排出量的情况，若泥沙排出过程中出现异常时，可快速发现，方便
后续的检验反应。

[0038] 进一步的，当判断泥沙排出方案实施异常时，水电站泥沙排出现场进行异常报警并且通过无线通信方式将异常情况传输至水电站远程监控中心。

[0039] 上述方案中，将泥沙排出过程中出现的异常进行快速通报，现场工作人员可根据异常通报暂停泥沙排出方案并进行核查，同时，水电站远程监控中心的管理人员也能知晓
异常情况，便于运筹帷幄。

[0040] 进一步的，水电站泥沙排出现场的工作人员确认无异常后，重新进入步骤S4。

[0041] 上述方案中，当异常经过核查后，应当重新制定泥沙排出方案，舍弃当前出现异常的泥沙排出方案。

[0042] 进一步的，在步骤S6中，根据水电站水库底部的实时细节图像数据和实时水土修复图像信息制定所述水土保持措施，所述水土保持措施以时间线为基准，以刚开始实施时
为时间起点，所述时间线中的每一个时间点都对应一个标准水土修复图像信息。

[0043] 上述方案中，将实时细节图像信息与实际水土修复图像信息适配，并结合时间线制定水土保持措施，即将实时细节图像信息、实际水土修复图像信息、时间线三个元素绑
定，可进一步确保水土保持措施的可靠性。

[0044] 进一步的，从所述水土保持措施刚开始实施时为时间起点开始计时，获取实时水土修复图像信息，所述实时水土修复图像信息对应一个实际计时信息，通过所述实际计时
信息匹配到所述时间线中并获得对应的所述标准水土修复图像信息，将所述实时水土修复
图像信息与所述标准水土修复图像信息进行对比判断，若二者不匹配，则判断所述水土保
持措施实施异常。其中，水土保持措施以时间线为准，预估了每一个时间点对应的一个标准
水土修复图像，当实际计时信息对应的实时水土修复图像与对应时间点的标准水土修复图
像一致时，记为实时水土修复图像信息与标准水土修复图像信息匹配。

[0045] 上述方案中，以时间线为基准，将实时水土修复图像信息与标准水土修复图像信息进行对比，可实时监控水土修复图像的情况，若水土修复过程中出现异常时，可快速发
现，方便后续的检验反应。

[0046] 进一步的，当判断所述水土保持措施实施异常时，通过无线通信方式将异常情况传输至水电站远程监控中心。

[0047] 上述方案中，将水土修复过程中出现的异常进行快速通报，现场工作人员可根据异常通报暂停水土保持措施并进行核查，同时，水电站远程监控中心的管理人员也能知晓
异常情况，便于运筹帷幄。

[0048] 进一步的，水电站派出的工作人员确认无异常后，重新进入步骤S3。

[0049] 上述方案中，当异常经过核查后，应当重新制定水土保持措施，舍弃当前出现异常的水土保持措施。

[0050] 以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。