Méthode et application de l'inversion du débit des rivières basée sur des données de télédétection multi-sources

GU Pengfei ,  

LI Miaomiao ,  

WU Lang ,  

WU Yongxiang ,  

XU Yi ,  

SHI Rui ,  

WU Wei ,  

JIANG Xi ,  

WANG Gaoxu ,  

摘要

L'obtention du débit des rivières est une base importante pour la gestion des ressources en eau et la protection écologique. Les méthodes traditionnelles d'observation du débit sont longues et laborieuses, rendant difficile la satisfaction des besoins modernes de surveillance hydrologique en termes de couverture étendue et de rapidité. Avec le développement continu des technologies de télédétection, des ressources de données efficaces et à large couverture ainsi que des moyens techniques sont fournis pour la recherche d'inversion du débit. Cette étude repose sur la plateforme de calcul en nuage de télédétection Google Earth Engine (GEE) et utilise des images satellite Landsat-5/7/8 et Sentinel-1/2 pour extraire en masse les données de largeur de rivière sur le tronçon Waijhou du bassin du fleuve Ganjiang de 1990 à 2019, ainsi que sur les tronçons Zhangshu, Xiajiang et Ji'an de 2003 à 2019, en combinant des fonctions de puissance et linéaires pour estimer le débit des quatre tronçons. Les résultats montrent que la largeur de rivière extraite par lots via GEE peut réaliser efficacement l'inversion du débit. Entre 1990 et 2003, le débit inversé sur le tronçon Waijhou correspondait bien au débit mesuré, mais après 2003, le débit inversé sous-estimait clairement le débit en période d'inondation et surestimait le débit en période de basses eaux, avec une précision globale d'inversion faible (R² = 0,69, NSE = 0,66) ; en revanche, sur les tronçons Zhangshu, Xiajiang et Ji'an entre 2003 et 2019, l'effet d'inversion était stable et hautement cohérent avec le débit mesuré, avec une précision élevée (R² et NSE supérieurs à 0,90). Outre l'effet de reflux dans la partie aval du fleuve Ganjiang, l'évolution de la topographie du lit fluvial est également une des causes de la faible précision de l'inversion sur le tronçon Waijhou ; sous l'influence combinée d'extractions illégales de sable et du transport de sédiments, le grand section hydrologique du poste Waijhou a connu une évolution intense de 1990 à 2019, traversant trois phases « baisse - remontée - stabilité », avec une profondeur maximale d'incision de 2,56 m ; la subdivision du tronçon Waijhou en trois périodes 1990-1999, 2000-2011 et 2012-2019 et la réinversion du débit ont significativement amélioré la précision, les R² et NSE des trois périodes dépassant 0,85, en particulier de 2012 à 2019, où R² et NSE ont atteint 0,90.

关键词

Satellites multi-sources, estimation du débit, technologie de télédétection, Google;Earth;Engine(GEE),bassin du lac Poyang, fleuve Ganjiang

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