多源リモートセンシングデータに基づく河川流量反演方法と応用

GU Pengfei ,  

LI Miaomiao ,  

WU Lang ,  

WU Yongxiang ,  

XU Yi ,  

SHI Rui ,  

WU Wei ,  

JIANG Xi ,  

WANG Gaoxu ,  

摘要

河川流量の取得は、水資源配分および生態保護の重要な基盤です。従来の流量観測方法は時間と労力を要し、現代の水文モニタリングにおける広域性と時効性の要求を満たすことが困難です。リモートセンシング技術の継続的な発展により、効率的かつ広範囲なデータ資源と技術的手法が流量反演研究に提供されています。本研究はGoogle Earth Engine(GEE)リモートセンシングクラウドコンピューティングプラットフォームを基盤とし、Landsat-5/7/8およびSentinel-1/2衛星リモートセンシング画像を利用して、1990年~2019年の赣江流域外洲河区間及び2003年~2019年の樟樹、峡江、吉安河区間の河幅データを一括抽出し、べき指数関数と線形関数を組み合わせて四つの河区間の河川流量を推定しました。結果は、GEEを利用したリモートセンシング河幅の一括抽出が流量反演を効果的に実現できることを示しました。1990年から2003年の間、外洲河区間の反演流量は実測流量と高い一致度を示しましたが、2003年以降、反演流量は豊水期の流量を明らかに過小評価し、枯水期の流量を過大評価し、全体として反演精度が低いことが示されました(R²=0.69、NSE=0.66)。対照的に、樟樹、峡江及び吉安河区間は2003年から2019年の間、反演効果が安定し、実測流量と常に高度に一致し、反演精度が高かった(R²及びNSEはともに0.90以上)。赣江の下流河区間での逆流作用に加え、河道地形の変化も外洲区間の反演精度が低い原因の一つであり、不法な砂採取活動及び泥砂移動の総合的な影響により、1990年から2019年の間、外洲水文大断面は激しい変化を経験し、全体として「低下-上昇-安定」の三つの過程を経ており、最大掘削深度は2.56mであった。外洲区間を1990年~1999年、2000年~2011年、2012年~2019年の三つの期間に区分し、流量を再度反演したところ、反演精度は著しく向上し、三期間のR²及びNSEはすべて0.85以上で、特に2012年~2019年ではR²及びNSEは0.90に向上した。

关键词

多源衛星, 流量推定, リモートセンシング技術, Google;Earth;Engine(GEE), 鄱陽湖流域, 赣江

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