基于無人機低空遙感和OTSU算法的黑龍江開江流凌密度研究

汪恩良，胡勝博，韓紅衛，劉承前

（1.東北農業大學 水利與土木工程學院，黑龍江 哈爾濱 150030；2.黑龍江省寒區水資源與水利工程重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150030）

1 研究背景

冬季封河和春季開河階段，我國北緯30°以北的河流普遍存在冰情危害［1］，隨著河流斷面冰凌分布密度的增大，冰凌撞擊水工建筑物的概率增大，且大量流凌在特定河段，如河道束窄處、淺灘、急彎、連續彎道、尚未解凍冰蓋的前緣等處受阻，形成冰凌阻水體，往往嚴重阻塞過水斷面，使上游水位顯著壅高，造成凌汛災害［2-3］。在冰情嚴重的年份，春季流凌的撞擊會對橋墩等水工建筑物造成不同程度的破壞，每年國家和沿海各省區都要投入巨大的人力物力和財力專門用于凌汛災害的預防和處理，故監測河流斷面的冰凌變化信息，掌握冰凌分布密度數據是冰凌災害預防的關鍵［4-5］。

河流斷面冰凌分布密度是在指定斷面內，冰凌分布面積占河流單位面積的百分比，可以反映出河流斷面上不同時間冰凌流量的大小，是預測冰凌災害的重要指標［6］。目前獲得冰凌分布密度常用的方法有人工望遠鏡目估法和衛星遙感監測法：（1）人工望遠鏡目估法［7］，通過人為觀測，估算河流斷面冰凌分布密度。這種方式操作簡單，但對觀測人員要求較高，需要有比較豐富的經驗，既要保持眼睛的健康，也要保持清醒的頭腦，但無法對冰凌分布密度進行準確地量化，缺乏客觀性；（2）衛星遙感監測技術［8］，使用衛星拍攝的冰凌圖像提取冰凌分布密度，由于衛星遙感方式的時間間隔大，空間分辨率較低等因素的影響，導致冰凌分布密度監測存在較大誤差。……